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TCP和UDP

一、进程间通信-socket套接字

基本特征:socket是一种接口技术,被抽象了一种文件操作,可以让同一计算机中的不同进程之间通信,也可以让不同计算机中的进程之间通信(网络通信)
本地进程间通信编程模型:
进程A 进程B
创建socket对象 创建socket对象
准备通信地址(本地socket文件) 准备通信地址
绑定sokect对象和地址 ...
监听 ...
等待连接 连接
接收\发送数据 发送\接收数据
关闭socket 关闭socket
删除socket文件
注意:底层需要借助socket文件,才能进行同一计算机不同进程的通信

int socket(int domain, int type, int protocol);
    功能:创建socket对象
    domain:
        AF_UNIX/AF_LOCAL   本地通信,进程间通信
        AF_INET            基于IPv4地址通信
        AF_INET6           基于IPv6地址通信
    type:
        SOCK_STREAM     数据流协议
        SOCK_DGRAM      数据报协议
    protocol:
        特殊通信协议,一般不用,写0即可 
    返回值:成功返回socket描述符,失败返回-1  
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
    功能:绑定socket和通信地址(文件路径\网络地址)
    sockfd:socket描述符
    addr:地址结构体

实际使用传递的地址结构体 sockaddr_un或者sockaddr_in,但是传参时要把它们转换成sockaddr,因为C语言没有自建类型的自动类型识别,因此要强转

//本地通信使用
#include <sys/un.h>
    struct sockaddr_un
     {
     __kernel_sa_family_t sun_family; // 地址簇domain写啥它写啥
     char sun_path[UNIX_PATH_MAX];   // socket文件路径
     };
        //  网络通信时使用
        #include <netinet/in.h>
        struct sockaddr_in {
        __kernel_sa_family_t  sin_family; //地址簇domain写啥它写啥
        __be16        sin_port;   // 端口号
        struct in_addr    sin_addr;   // IP地址结构体
        };
        struct in_addr {
            __be32  s_addr;     //  IP地址数据
        };
    addrlen:地址结构体的字节数,用于区分是sockaddr_in还是sockaddr_un
    返回值:成功0 失败-1

int listen(int sockfd, int backlog);
    功能:监听已经绑定好的socket
    sockfd:socket描述符
    backlog:监听等待连接的排队数量 默认最大128
    返回值:返回值:成功0 失败-1

int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen);
    功能:等待连接
    sockfd:socket描述符
    addr:获取连接者的地址,不想获取可以给NULL
    addrlen:获取连接者的通信地址结构体字节数,不想获取可以给NULL
    返回值:成功返回一个针对该连接的新的socket描述符,失败返回-1
    注意:
        1、如果没有连接,那么该函数会阻塞等待
        2、如果要获取连接者的地址,后面两个参数都需要传递
        3、addrlen要获取时,先要给addrlen传递addr的字节数,才能获取连接者的ip

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
    功能:连接socket
    sockfd:socket描述符
    addr:目标地址
    addrlen:目标地址结构体的字节数
    返回值:成功0 失败-1

ssize_t send(int sockfd,const void *buf,size_t len,int flags);
    功能:向建立连接之后的socket发送数据,数据流通信使用
    sockfd:建立连接之后socket描述符
    buf:待发送的数据内存首地址
    len:要发送的字节数
    flags:一般写0阻塞发送即可
        MSG_DONTWAIT 不阻塞
        MSG_OOB      优先紧急数据
    返回值:成功发送的字节数,出错返回-1

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
    功能:从建立连接的socket中接收数据,数据流通信使用
    sockfd:建立连接之后socket描述符
    buf:存储接收的数据的内存首地址
    len:buf的字节数
    flags:一般写0阻塞接收即可
        MSG_DONTWAIT 不阻塞
    返回值:成功接收到的字节数,-1出现错误,正常断开返回0

close(fd)
    功能:关闭socket


192.168.122.4   192.168.122.5   ip地址
255.255.255.0   子网掩码
192.168.122.0   网络地址
192.168.122.4/24

二、基于TCP协议的网络通信

TCP网络通信编程模型:
计算机S                                          计算机C
创建socket对象                                  创建socket对象
准备通信地址(自己的ip(非公网ip))                  准备通信地址
                                         (计算机S的,与C在同一个局域网,或者S是公网ip)
绑定sokect对象和地址                                  ...
监听                                                  ...
等待连接                                          连接
接收\发送数据                                      发送\接收数据
关闭socket                                         关闭socket

本地字节序(小端)与网络字节序(大端)的转换:
#include <arpa/inet.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
    功能:把4字节的本地字节序转化成网络字节序
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
    功能:把2字节的本地字节序转化成网络字节序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
    功能:把4字节的网络字节序转化成本地字节序

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
    功能:把2字节的网络字节序转化成本地字节序
 //  网络通信时使用
#include <netinet/in.h>
struct sockaddr_in {
__kernel_sa_family_t  sin_family; //
__be16        sin_port;   // 端口号 需要大端数据
struct in_addr    sin_addr;   // IP地址结构体
};
struct in_addr {
    __be32  s_addr;     //  IP地址数据 大端整数
};

点分十进制字符串的ip地址转换成小端整数、然后还需要转大端:
"192.168.0.1" (192<24)|(168<16)|(0<8)|(1)
11000000 10101000 00000000 00000001
10101000 00000000 00000000
00000000 00000000
1

ip地址与整数的转换:
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
    功能:把字符串形式的点分十进制的ip地址转换成大端的整数形式的ip地址
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
    功能:把大端的ip整数转换成字符串形式的点分十进制的ip地址

三、UDP网络通信

UDP网络通信编程模型:
        计算机S                        计算机C
      创建socket                    创建socket
    准备通信地址(自己的)          准备通信地址(S的地址)
    绑定socket和通信地址               ...
    接收\发送数据                  发送\接收数据  
         关闭socket                  关闭socket 
    ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);   
        功能:UDP专用的数据发送
        sockfd:socket描述符
        buf:待发送的数据内存首地址
        len:要发送的字节数
        flags:一般写0阻塞发送即可  
        dest_addr:发送目标的地址结构体
        addrlen:地址结构体的字节数
        返回值:成功发送的字节数,-1出现错误
    ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
        功能:UDP专用的数据接收函数
        sockfd:socket描述符
        buf:存储接收的数据内存首地址
        len:buf的大小
        flags:一般写0阻塞接收即可
        src_addr:获取发送者的地址
        addrlen:先要输入才能输出发送者的地址
        返回值:成功接收到的字节数 -1出现错误  0表示关闭通信

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