Linux 网络编程

• 背景知识：
• • 主机字节序列和网络字节序列
  • IP地址的转换
• API
• • 网络编程接口
  • 网络节序与主机节序转换函数
  • IP地址转换函数
  • 数据读写
• TCP编程
• • 编程步骤：
  • 客户端链接服务端成功的条件
  • 多线程实现服务端并发
  • 多进程实现服务端并发
  • 注意：
• UDP编程
• • 编程步骤
  • 实现
• netstat
• • netstat -natp
  • netstat -naup

背景知识：

• ipv4地址：32位 网络号+ 主机号
• ipv6地址：128位
• 端口号： short类型 应用程序的一个代号

当我们进行网络编程的时候，只需要关注于对方进程的ip地址和端口号（0-1024为知名端口，用户不能随便使用，1024-4096为保留端口，用户也不能随便使用，端口号必须4096以上才可以用）就可以了。

主机字节序列和网络字节序列

主机字节序列分为大端节序和小端节序，不同的主机采用的节序不同。

大端节序：高位字节存放在地址的低地址处。
小端节序：高位字节存放在地址的高地址处。
当两个字节节序不同的主机进行通信时，这样会产生冲突。
所以就有了网络字节序列。
网络字节序列规定使用整形数据时使用大端节序来传输。

IP地址的转换

人们习惯用点分十进制字符串表示 IPV4地址，但编程中我们需要先把它们转化。

API

网络编程接口

int socket(int domain, int type, int protocol);创建套接字
返回值：成功返回套接字的文件描述符，失败返回-1
domain:设置套接字的协议簇,AF_UNIX AF_INET AF_INET6
type:设置套接字的服务类型 SOCK_STREAM SOCK_DGRAM
protocol:一般设置为0，表示使用默认协议

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);将 sockfd 与一个socket地址绑定。
返回值：成功返回0，失败返回-1
sockfd：是网络套接字描述符
addr：地址结构
addrlen： socket 地址的长度

int listen(int sockfd, int backlog);创建一个监听队列以存储待处理的客户连接。
返回值；成功返回0，失败返回-1
sockfd：被监听的socket套接字
backlog：表示处于完全连接状态的 socket的上限

int accept(int sockfd, struct sockaddr*addr, socklen_t *addrlen);accept()从 listen 监听队列中接收一个连接，成功返回一个新的连接socket,该socket 唯一地标识了被接收的这个连接，失败返回-1
sockfd：是执行过 listen系统调用的监听socket
addr：用来获取被接受连接的远端socket地址
addrlen：该socket地址的长度

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);客户端需要通过此系统调用来主动与服务器建立连接，
返回值：成功返回0，失败返回-1
sockfd：由socket返回的一个socket。
serv_addr：服务器监听的socket地址
addrlen：这个地址的长度

int close(int sockfd);关闭一个连接,实际上就是关闭该连接对应的socket。

网络节序与主机节序转换函数

#include
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);长整型的主机字节序转网络字节序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);长整型的网络字节序转主机字节序
uint16_t htons(uint16_t hostshort);短整形的主机字节序转网络字节序
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);短整型的网络字节序转主机字节序

IP地址转换函数

#include 
in_addr_t inet_addr(const char *cp);字符串表示的IPV4地址转化为网络字节序
char* inet_ntoa(struct in_addr in);/IPV4地址的网络字节序转化为字符串

数据读写

TCP数据读写

ssize_t recv(int sockfd, void *buff, size_t len, int flags);读取sockfd上的数据，buff和 len参数分别指定读缓冲区的位置和大小
ssize_t scnd(int sockfd, const void *buff, size_t len, int flags);往socket上写入数据，buff和len参数分别指定写缓冲区的位置和数据长度flags参数为数据收发提供了额外的控制

UDP数据读写

ssize_t recvfrom(int sockfd, void  * buff, size_t len, int flags,struct sockaddr* src_addr, socklen_t * addrlcn);读取 sockfd上的数据，buff和len参数分别指定读缓冲区的位置和大小，src_addr记录发送端的socket地址addrlen指定该地址的长度
ssize_t sendto(int sockfd, void * buff, size_t len, int flags,struct sockaddr * dest_addr, socklen_t addrlcn);往socket上写入数据，buff和 len参数分别指定写缓冲区的位置和数据长度dest_addr指定接收数据端的 socket地址addrlen指定该地址的长度

TCP编程

编程步骤：

1.服务端

 1. socket()2. bind()3. listen()backlog的最大值不能超过128，它的值加1则是全连接队列的大小。非阻塞函数4. accept()是不是阻塞取决于socket是阻塞还是非阻塞模式，一般默认创建的是阻塞模式。5. recv() 是不是阻塞取决于socket是阻塞还是非阻塞模式，一般默认创建的是阻塞模式。6. send()是不是阻塞取决于socket是阻塞还是非阻塞模式，一般默认创建的是阻塞模式。7. close()

2.客户端

 - socket() - connect() - send() - recv() - close()

我们先来看一下三次握手的状态图。首先当客户端和服务端进行连接时，它是一种过程，中间有很多状态。
Linux内核会为维护两个队列

• 为SYN_RCVD状态的socket维护一个队列（半连接队列）

  等待收到对方的ACK，接着把该socket放到全连接队列中
  

• 为处于ESTABLISTENsocket维护一个队列（全连接队列）

  等待服务端进行accept的时候从这个队列中取出socket。
  

listen函数的backlog的值加1则是这个全连接队列的大小。
对于半连接队列的大小，我们可以通过下面命令来查看，它同样可以修改。

因为队列在内核中维护，这个也需要消耗大量资源，所以backlog的大小不能太大，不能超过128。
所以说listen中backlog的值并不是服务端能连接客户端的大小。

客户端链接服务端成功的条件

1.端口，ip地址，服务类型都正确
2.服务器正在运行
3.网络正常
4.服务器资源充足

多线程实现服务端并发

服务端
threadser.cpp

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int sock_init()
{int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(socketfd == -1){std::cout<<"socket erro"<std::cout<<"bind erro "<std::cout<<"listen erro"<int socketfd = sock_init();while(1){struct sockaddr_in caddr;int len = sizeof(caddr);int c = accept(socketfd,(struct sockaddr *)&caddr,(socklen_t *)&len);if(c<=0){std::cout<<"accept erro"<int c = (int)(long)arg;while(1){char buff[128]={0};int n = recv(c,buff,1,0);if(n<=0){break;}std::cout<<"recive ="<

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(socketfd == -1){std::cout<<"socket erro"<std::cout<<"connect erro"<char buff[128]={0};std::cout<<"please input"<break;}send(socketfd,buff,strlen(buff)-1,0);memset(buff,0,sizeof(buff));recv(socketfd,buff,127,0);std::cout<<"buff = "<

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void fun(int sig)
{wait(NULL);}
int sock_init()
{int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(socketfd == -1){std::cout<<"socket erro"<std::cout<<"bind erro "<std::cout<<"listen erro"<signal(SIGCHLD,fun);int socketfd = sock_init();while(1){struct sockaddr_in caddr;int len = sizeof(caddr);int c = accept(socketfd,(struct sockaddr *)&caddr,(socklen_t*)&len);if(c<=0){std::cout<<"accept erro"<while(1){char buff[128]={0};int n = recv(c,buff,127,0);if(n<=0){break;}std::cout<<"recive ="<

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(socketfd == -1){std::cout<<"socket erro"<std::cout<<"connect erro"<char buff[128]={0};std::cout<<"please input"<break;}send(socketfd,buff,strlen(buff)-1,0);memset(buff,0,sizeof(buff));recv(socketfd,buff,127,0);std::cout<<"buff = "<

1.socket()
2.bind()
3.recvfrom()
4.sendto()
5.close()

1.socket()//bind()可有可无
2.sendto()
3.recvfrom()
4.close()

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sockfd == -1){std::cout<<"sockfd erro"<std::cout<<"bind erro"<char buff[128]={0};int len = sizeof(caddr);int num = recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr *)&caddr,(socklen_t*)&len);std::cout<<"datalength="<

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sockfd == -1){std::cout<<"sockfd erro"<std::cout<<"input"<0};fgets(buff,128,stdin);if(strncmp(buff,"end",3) == 0){break;}sendto(sockfd,buff,strlen(buff)-1,0,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr));memset(buff,0,sizeof(buff));int len = sizeof(saddr);recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr *)&saddr,(socklen_t*)&len);std::cout<<"recive ="<