自学内容网 自学内容网

linux高级编程(OSI/UDP(用户数据报))

OSI七层模型:

OSI 模型  --> 开放系统互联模型  --> 分为7层:
       理想模型  --> 尚未实现

        1.应用层  QQ
                       应用程序的接口
        2.表示层  加密解密  gzip
                       将接收的数据进行解释(机器->人)
        3.会话层  网络断开,连接状态,keep-close keep-alive
                       通信双方管理会话
        4.传输层:tcp  udp  协议  文件    视频,音频
                        (传数据)
        5.网络层ip   NAT
            实现数据从源经过多条链路到目的地的转发(找主机)
        6.链路层  交换机  数据的格式化  帧 校验
                    将电信号封装,建立数据链路,实现点对点数据传输
        7.物理层:100Mb/8  Gbits   100MB 同轴电缆 10Gb    2.4G 5G
                     可通过物理介质传播的电信号

TCP/IP模型:

  TCP/IP模型  --> 网际互联模型   --> 分为4层:
      实用模型  --> 工业标准

        1.应用层  --->  应用程序(用户与应用程序的接口)(会话层+表示层+应用层)
        2.传输层  --->  端口号tcp udp  (传数据)
        3.网络层  --->  IP 地址(找主机)
        4.接口层  --->  网卡 驱动  1GB(连结互联网的基础设施)(物理层+链路层)

网络基础

IP地址 = 网络位 + 主机位
010 3333344444

IP地址的分类: 点分十进制   ipv4(4字节(32位)数据,42亿个地址,已耗尽) 
                 ipv6(16字节(128位)数据,地址很多,未耗尽

A类:    超大规模性网络
                    8    8    8    8
        1.0.0.0 - 126.255.255.255  126.1.1.1 
                                    126.1.1.2
        255.0.0.0    
        私有:
        10.0.0.0 - 10.255.255.255
        127.0.0.1
    B类:    大中规模型网络
        128.0.0.0 - 191.255.255.255
        128.2.1.2  128.2.7.2
        255.255.0.0
        私有:
        172.16.0.0 - 172.31.255.255

    C类:    中小规模型网络
        192.0.0.0 - 223.255.255.255
        255.255.255.0
        私有:
        192.168.0.0 - 192.168.255.255
        静态路由
        192.168.0.0
        192.168.0.1  网关
        192.168.0.255 

    D类:    组播和广播(广播:所有用户都能传播,组播:某个小范围组内能传播)

             (无子网掩码)
        224.0.0.0 - 239.255.255.255
        192.168.0.255 ==  255.255.255.255
        235.1.2.3
        192.168.1.0 
        192.168.0.1   网关
        192.168.1.255 广播 

    E类:    实验

            (无子网掩码)
        240.0.0.0 - 255.255.255.255

子网掩码:1代表网络部分,0代表主机部分

C 类网络:
     ip地址的前三组是网络地址,第四组是主机地址。
    二进制的最高位必须是: 110xxxxx开头
    十进制表示范围: 192.0.0.0 -223.255.255.255
    默认网络掩码:   255.255.255.0
    网络个数: 2^24 个 约 209 万个
    主机个数: 2^8  个 254 个+2 --> 1个是网关(网络地址.0 的下一个地址.1)                                                                                        另1个是广播(.255最后一个地址)
    私有地址: 192.168.x.x 局域网地址。

网络接口(端口+ip --> 找到进程+找到主机)

1、socket  套接字 --> BSD socket --> 用于网络通信的一组接口函数。socket api  application interface --> 进程到进程 --> 实现主机到主机通信

2、ip+port 地址+端口 --> 地址用来识别主机
                             端口用来识别应用程序

          port分为TCP port / UDP port  范围都是: 1-65535(2^16,两个byte)
          约定1000 以内的端口为系统使用。

网络字节序

--> 大端排序(高位数据放在高地址处)(高地址:值较大的地址)

--> 主机 --> 小端(高位数据放在低地址处)(从小往大走)

数字转换函数:
    #include <arpa/inet.h>
    主机转网络:uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
    ipv4 192.168.0.1 1~65535
                uint16_t htons(uint16_t hostshort);
    网络转主机:host to net long 
                net to host 
                uint32_t ntohl(uint32_t netlong);   //对应16位转换与32位转换
                uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

    主机转网络:in_addr_t inet_addr(const char *cp);
        inet_addr("192.168.1.20");
        网络转主机:char *inet_ntoa(struct in_addr in);

字符串转换函数:
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>

    主机转网络:in_addr_t inet_addr(const char *cp);
     cli.sin_addr
    inet_addr("192.168.1.20");
    网络转主机:char *inet_ntoa(struct in_addr in);

收发数据

1、模式  C/S 模式  --> 服务器/客户端模型(client/server)

server:socket()-->bind()--->listen()-->accept()-->recv()-->close() 
           创建套接字-->关联接口地址-->-->收、发-->关闭
client:socket()-->connect()-->send()-->close();
            创建套接字-->连接(客户端可以不需要)-->收、发-->关闭

socket()

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能:程序向内核提出创建一个基于内存的套接字描述符

参数:domain  地址族,PF_INET(协议族) == AF_INET(地址族,IPv4) ==>互联网程序
                      PF_UNIX == AF_UNIX ==>单机程序
      type    套接字类型:
                SOCK_STREAM  流式套接字 ===》TCP   
              SOCK_DGRAM   用户数据报套接字===>UDP
              SOCK_RAW     原始套接字  ===》IP
      protocol 协议 --> 0 表示自动适应应用层协议。

返回值:成功 返回申请的套接字id
        失败  -1;

bind()

2、int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, 
             socklen_t addrlen);
功能:如果该函数在服务器端调用,则表示将参数1相关
      的文件描述符文件与参数2 指定的接口地址关联,
      用于从该接口接受数据。

      如果该函数在客户端调用,则表示要将数据从
      参数1所在的描述符中取出并从参数2所在的接口
      设备上发送出去。

      注意:如果是客户端,则该函数可以省略,由默认
            接口发送数据。
参数:sockfd 之前通过socket函数创建的文件描述符,套接字id
      my_addr 是物理接口的结构体指针。表示该接口的信息。

      struct sockaddr      通用地址结构
      {
          u_short sa_family;  地址族
          char sa_data[14];   地址信息
      };

      转换成网络地址结构如下:
      struct _sockaddr_in    ///网络地址结构
      {
          u_short           sin_family; 地址族
          u_short           sin_port;   ///地址端口
          struct in_addr  sin_addr;   ///地址IP
          char               sin_zero[8]; 占位
      };

      struct in_addr
      {
          in_addr_t s_addr;
      }

      socklen_t addrlen: 参数2 的长度。
返回值:成功  0
             失败  -1;

bind传参要进行强转,在实际使用中,struct sockaddr过于底层,不方便处理,而struct sockaddr_in专门用于IPv4地址,所以一般用struct sockaddr_in来定义

#typedef struct sockaddr * (SA);

struct sockaddr_in ser;
int ret = bind(sockfd,(SA)&ser,sizeof(ser));

一般bind的操作为:

struct sockaddr_in ser,cli;
bzero(&ser,sizeof(ser));
bzero(&cli,sizeof(cli));
// 大小端转化 host to net short 
ser.sin_port = htons(50000);
ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.203.128");
int ret = bind(sockfd,(SA)&ser,sizeof(ser));
if(-1 == ret)
{
    perror("bind");
    exit(1);
}

接收函数/发送函数

  read()/write ()   ///通用文件读写,可以操作套接字。
  recv(,0) /send(,0)      ///TCP 常用套机字读写
  recvfrom()/sendto() ///UDP 常用套接字读写


ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len,
             int flags);
功能:从指定的sockfd套接字中以flags方式获取长度
      为len字节的数据到指定的buff内存中。
参数:sockfd  
        如果服务器则是accept的返回值的新fd
        如果客户端则是socket的返回值旧fd
      buff 用来存储数据的本地内存,一般是数组或者
      动态内存。
      len 要获取的数据长度
      flags 获取数据的方式,0 表示阻塞接受。

返回值:成功 表示接受的数据长度,一般小于等于len
        失败  -1;

close()

5、close()  ===>关闭指定的套接字id;

注意事项:

服务器:

需要先接收客户端的地址(recvfrom),不然无法发送数据

typedef struct sockaddr *(SA);
socklen_t cli=sizeof(cli);
recvfrom(sockfd,buf_r,sizeof(buf_r),0,(SA)&cli,len_cli);

客户端:

需要空发一下让服务器拿到(对于收发先后没有太大要求,recvfrom具有读阻塞的作用)

char buf[128];
sendto(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(SA)&ser,sizeof(ser));

客户端recvfrom不需要最后两个参数可以是NULL,因为本来就有父进程的端口号和ip

 recvfrom(sockfd,buf_r,sizeof(buf_r),0,NULL,NULL);


原文地址:https://blog.csdn.net/qq_54094530/article/details/140231391

免责声明:本站文章内容转载自网络资源,如本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网(zxcms.com)!