网络编程-TCP

网络通信基础

1、网络通信的协议：TCP、UDP、IP

2、网络通信模型：七层模型、四层模型

3、网络通信理论：socket、IP、端口号、字节序

4、网络IO模型：4种

5、网络超时处理

6、网络的广播、组播、单播

网络通信的特征

（局域网）不同设备在通信时，要求其IP地址必须处于同一网段

网络通信协议

TCP\IP

（传输控制协议\因特网互联协议）

TCP：主要是数据发送数据时，若出现数据发送失败，可控制进行重新发送

IP：用于通信过程的IP地址

UDP

（用户数据报协议）

UDP：没有数据重发机制

TCP	UDP
可靠通信	不可靠通信
通信效率低	通信效率高
面向连接	面向非连接

网络通信模型

七层模型		四层模型
应用层	领导口述一段话
表示层	秘书记录口述内容形成信件
会话层	将信件放在公司前台	应用层	领导自己写信放置前台
传输层	快递员从前台取件	传输层	快递员从前台取件
网络层	分拣快递理清发送地址	网络层	分拣快递理清发送地址
数据链路层	快递传输过程
物理层	将信件送至收件人	网络链路层	投送快递到收件人

网络通信理论

socket：套接字，特殊的文件描述符，不允许使用open打开

IP：当前所用的IP地址都是32位的点分式，用于区分设备

端口号：2字节的短整型（1~65535）自己写的程序中端口号一般设置大于10000即可，用于区分应用

字节序：在x86体系下，操作系统一般是小端存储模式，对于网络通信一般是大端存储模式

网络通信高级

TCP通信流程

客户端	服务器
保证有一台手机int cfd = socket	保证有一台手机int sdf = socket
拨打号码connect(cfd)	需要绑定一个手机号bind(sfd)
畅聊，相当于收发数据send(cfd)	设定手机铃声，用于监视listen(sfd)
挂断电话close(cfd)	等待来电，等待客户端连接请求int cfd = accept(sfd)
	畅聊，相当于收发数据recv(cfd)
	挂断电话close(cfd)close(sfd)

//实现一个客户端给服务器发送 服务器负责接收
//head.h
#ifndef _HEAD_H
#define _HEAD_H#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/sem.h>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>#endif 

//服务端
// ./server 1277.0.0.1 10001
int main(int argc, char* argv[])
{// 参数1：代表IPV4// 参数2：代表TCP// 参数3：默认为0，一般不用// 返回值：返回服务端的套接字，失败返回-1// 1、创建套接字int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sfd < 0){perror("socket error");return -1;}// 知道创建操作完成printf("socket success\n");// 2、服务端绑定IP地址和端口号struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;	// 地址族IPV4addr.sin_port = atoi(argv[2]);	// 设置端口号// 将字符串形式的IP地址直接转换成网络地址int ret = inet_pton(AF_INET, argv[1], (struct in_addr*)&addr.sin_addr);if(ret <= 0){perror("inet_pton error");return -1;}ret = bind(sfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if(ret < 0){perror("bind error\n");return -1;}// 知道绑定操作完成printf("bind success\n");//3、实现监听操作ret = listen(sfd, 2);if(ret < 0){perror("listen error");return -1;}//知道监听完成printf("listen success\n");//4、等待客户端的连接请求struct sockaddr_in cld_addr;	//出参：待会连接客户端的IP端口号int len = sizeof(cld_addr);int cfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cld_addr, &len);if(cfd < 0){perror("accept error");return -1;}//知道连接完成printf("accept success!\n");//5、接收客户端的数据char buf[100];while(1){bzero(buf, sizeof(buf));recv(cfd, buf, sizeof(buf)-1, 0);if(strstr(buf, "quit") != NULL){break;}printf("from %d info is:%s\n", cfd, buf);}//6、关闭套接字close(cfd);close(sfd);printf("server closed!\n");return 0;
}//客户端
// ./client 127.0.0.1 10001
int main(int argc, char* argv[])
{// 1、创建套接字int cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(cfd < 0){perror("socket error");return -1;}// 知道创建操作完成printf("socket success\n");// 2、向服务端发送连接申请struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;	// 地址族IPV4addr.sin_port = atoi(argv[2]);	// 设置端口号// 将字符串形式的IP地址直接转换成网络地址int ret = inet_pton(AF_INET, argv[1], (struct in_addr*)&addr.sin_addr);if(ret <= 0){perror("inet_pton error");return -1;}ret = connect(cfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if(ret < 0){perror("connect error\n");return -1;}// 知道绑定操作完成printf("connect success\n");//3、向服务端的数据char buf[100];while(1){bzero(buf, sizeof(buf));fgets(buf, sizeof(buf), stdin);send(cfd, buf, sizeof(buf)-1, 0);if(strstr(buf, "quit") != NULL){break;}}close(cfd);printf("client closed!\n");return 0;
}

//实现多个客户端给服务端发送请求
//服务端
// ./server 1277.0.0.1 10001void* handle_client(void* arg)
{int cfd = *((int*)arg);/* 5、接收客户端的数据 */char buf[100];while(1){bzero(buf, sizeof(buf));recv(cfd, buf, sizeof(buf)-1, 0);if (strstr(buf, "quit") != NULL){printf("client [%d] is quit!\n", cfd);close(cfd);pthread_exit(NULL);}if (strlen(buf) != 0){printf("from %d info is: %s\n", cfd, buf);}}}// ./server 127.0.0.1 10001
int main(int argc,char *argv[])
{/* 1、创建套接字 */int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sfd < 0){perror("socket error");return -1;}printf("socket success!\n");/* 2、服务端绑定IP地址和端口号 */struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;      // 地址簇IPV4addr.sin_port = atoi(argv[2]);  // 设置端口号// 将字符串形式的IP地址，直接转换为网络地址int ret = inet_pton(AF_INET, argv[1], (struct in_addr*)&addr.sin_addr);if (ret <= 0){perror("inet_pton error");return -1;}ret = bind(sfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));if (ret < 0){perror("bind error!\n");return -1;}printf("bind success!\n");/* 3、实现监听操作 */ret = listen(sfd, 5);if (ret < 0){perror("listen error!\n");return -1;}printf("listen success!\n");/* 4、等待客户端的连接请求 */struct sockaddr_in cld_addr; // 出参: 带回连接客户端的IP和端口号int len = sizeof(cld_addr);// 主循环，接受客户端连接int cfd;pthread_t thread_id;while (1) {cfd = accept(sfd, (struct sockaddr *)&cld_addr, &len);if (cfd < 0){// 当前客户端请求失败后，只报错，不能退出程序// 因为其他进程还要进行连接。perror("accept error!\n");}else{// 连接请求成功后，在多线程中进行读写操作printf("client socket = [%d]: accept success!\n", cfd);if (pthread_create(&thread_id, NULL, handle_client, (void*)&cfd) != 0) {// 如果线程创建失败表明无法与客户端实现数据通信，则将客户端的套接字关闭。printf("client socket = [%d]: could not create thread: %s\n", cfd, strerror(errno));close(cfd);}}// 分离线程，让线程自主运行pthread_detach(thread_id);}/* 6、关闭套接字 */// 这个一般执行不到，因为服务端需要一值运行close(cfd);close(sfd);printf("server closed!\n");return 0;
}