嵌入式Linux网络编程

参考书籍：《从实践中学嵌入式linux应用程序开发》（华清远见嵌入式学院）

代码下载：http://download.csdn.net/detail/klcf0220/5354885

资料下载：http://www.kuaipan.cn/file/id_43409466388906157.htm（http://download.csdn.net/detail/klcf0220/7058371）  、  http://www.kuaipan.cn/file/id_43409466388906143.htm

参考链接：http://www.cnblogs.com/Robotke1/archive/2013/05/07/3064575.html

TCP/IP协议

参考链接： http://www.cnblogs.com/dann/archive/2013/02/14/2909869.html

OSI层次模型：

OSI层次模型中各层的功能：
　　 (1) 物理层（PH），确定物理设备接口，提供点－点的比特流传输的物理链路；
　　 (2) 数据链路层（DL），利用差错处理技术，提供高可靠传输的数据链路；
　　 (3) 网络层（N），利用路由技术，实现用户数据的端－端传输；
　　 (4) 运输层（T），屏蔽子网差异，用户要求和网络服务之间的差异；
　　 (5) 会话层（S），提供控制会话和数据传输的手段 ；
　　 (6) 表示层（P），解决异种系统之间的信息表示问题，屏蔽不同系统在数据表示方面的差异；
　　 (7) 应用层（A），利用下层的服务，满足具体的应用要求。

TCP/IP协议各层的解析：

（1）网络接口层

　　TCP/IP协议模型的基层，负责数据帧的发送和接收。对应OSI模型中的物理层和数据链路层，是TCP/IP的最底层，不过通常在描述TCP/IP模型时还是会划分具体为物理层(PHY)和数据链路层(MAC)。主要负责将二进制流转换为数据帧，并进行数据帧的发送和接收。数据帧是网络传输的基本单元。

（2）网络层

　　通过互联协议将数据包封装成互联网数据包，并运行必要的路由算法。这里有4种互联协议。

　　(a)网际协议IP：负责在主机和网络之间的路径寻址和数据包路由。

　　(b)地址解析协议ARP：获得同一物理网络中的主机硬件地址。

　　(c)网际控制消息协议ICMP：发送消息，并报告有关数据包的传送错误。

　　(d)互联组管理协议IGMP：用来实现本地多路广播路由器报告。

（3）传输层

　　传输协议负责提供应用层程序之间的通信服务。传输协议的选择根据数据传输方式而定。主要有以下2种传输协议：

　　(a)传输控制协议TCP：为应用程序提供可靠的通信连接，适用于要求得到响应的应用程序。

　　(b)用户数据包协议UDP：提供无连接通信，且不对传输包进行可靠性确认。

（4）应用层

　　应用程序通过这一层访问网络，主要包括常见的FTP、HTTP、DNS和TELNET协议。

 

套接字

Socket有三种类型：
1）流式套接字（SOCK_STREAM）   基于TCP协议
2）数据报套接字（SOCK_DGRAM）    基于UDP协议
3）原始套接字（SOCK_RAW）       基于底层协议如IP或ICMP协议，主要用于新的网络协议的开发。

在socket程序设计中，struct sockaddr 和struct  sockaddr_in用于记录网络地址，

struct scokaddr
{
    unsigned short sa_family;//地址族
    char sa_data[14];//14字节的协议地址，包含该socket的IP地址和端口号
};
struct scokaddr_in
{
    short int sin_family;//地址族
    unsigned short int sin_port;//端口号
    struct in_addr sin_addr;//IP地址
    unsigned char sin_zero[8];//填充0以保持与struct sockaddr同样大小
};

这两个数据类型是等效的，可以相互转化，通常sockaddr_in 数据类型使用更为方便。

sa_family 字段可选的常见值：（需要#include<netinet/in.h>头文件）
AF_INET:IPv4协议
AF_INET6：IPv6协议
AF_LOCAL:UNIX域协议
AF_LINK:链路地址协议
AF_KEY:秘钥套接字

数据存储优先顺序：
字节序的转因为计算机存储有两种字节优先排序：高位字节优先（即大端模式）和低位地址优先（即小端模式），Internet上数据以高位字节优先顺序在网络上传输。所以有些情况下，需要对这两字节存储优先顺序进行相互转化。这里用到4个函数：htons() ,htonl() ,ntohs() ,ntohl();  
其中h代表host，n代表network，s代表short，l代表long。通常16位的IP端口号用 s 代表，而IP地址用 l 来表示。

地址格式转换：
用户表达地址时通常采用点分十进制表示的数值字符串，而在通常使用的socket编程中所用的则是二进制值，这就需要将两个数值进行转换。
在IPv4中用到的函数有inet_aton(),inet_addr(),inet_ntoa();
而IPv4和IPv6兼容的函数有inet_pton()和inet_ntop()。

套接字编程

socket()                  //创建一个socket
bind()                      //该函数用于将sockaddr结构的地址信息与套接字进行绑定。主要用于TCP的连接，而在UDP的连接中则没有必要。
connect()               //该函数用于服务器建立连接
listen()                    //创建一个等待队列，在其中存放未处理的客户端连接请求。
accept()                 //用于等待并接收来自客户端的socket连接请求
send() ,sendto      //发送数据
recv() ,recvfrom   //接收数据

Socket网络编程流程图：http://blog.csdn.net/zhangyaowen123123/article/details/6738562

编程实例：

/*server.c*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#define PORT 4321
#define BUFFER_SIZE 1024
#define MAX_QUE_CONN_NM 5
int main()
{
    struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;
    int sin_size,recvbytes;
    int sockfd,client_fd;
    char buf[BUFFER_SIZE];
    
    //建立socket链接
    if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    printf("socket is = %d\n",sockfd);

    //设置sockaddr_in结构体中相关参数
    server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
    server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);
    server_sockaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    bzero(&(server_sockaddr.sin_zero),8);
    
    int i =1;//允许重复使用本地地址与套接字进行绑定
    setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&i,sizeof(i));
    
    //绑定套接字
    if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(struct sockaddr)) == -1)
    {
        perror("bind");
        exit(1);
    }
    printf("bind success\n");

    //listen()
    if(listen(sockfd,MAX_QUE_CONN_NM) == -1)
    {
        perror("listen");
        exit(1);
    }
    printf("listen ......\n");

    //accept()
    sin_size = sizeof(client_sockaddr);
    if((client_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&sin_size)) == -1)
    {
        perror("accept");
        exit(1);
    }
    
    //recv()
    memset(buf,0,sizeof(buf));
    if((recvbytes = recv(client_fd,buf,BUFFER_SIZE,0)) == -1)
    {
        perror("recv");
        exit(1);
    }
    printf("received a message:%s\n",buf);
    close(sockfd);
    exit(0);
}

/*client.c*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include<netdb.h>//一定要加上这个头文件，不然会报“提领指向不完全类型的指针”的错误
#define PORT 4321
#define BUFFER_SIZE 1024
int main(int argc,char *argv[])
{
    struct sockaddr_in serv_addr;
    int sendbytes,sockfd;
    struct hostent *host;
    char buf[BUFFER_SIZE];
    
    if(argc < 3)
    {
        fprintf(stderr,"USAGE: ./client Hostname(or ip address) Text\n");
        exit(1);
    }
    
    //地址解析函数
    if((host = gethostbyname(argv[1])) == NULL)
    {
        perror("gethostbyname");
        exit(1);
    }
    
    memset(buf,0,sizeof(buf));
    sprintf(buf,"%s",argv[2]);
    //建立socket
    if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }

    //设置sockaddr_in结构体中相关参数
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);
    serv_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);
    bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);
    
    //connect()
    if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)&serv_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1)
    {
        perror("connect\n");
        exit(1);
    }
    
    //send()
    if((sendbytes = send(sockfd,buf,strlen(buf),0)) == -1)
    {
        perror("send");
        exit(1);
    }
    close(sockfd);
    exit(0);
}