嵌入式学习第二十六天！（网络传输：TCP编程、HTTP协议）

Little_white_Zhang2024-03-12 20:38

TCP通信：

1. TCP发端：

socket -> connect -> send -> recv -> close

2. TCP收端：

socket -> bind -> listen -> accept -> recv -> send -> close

3. TCP需要用到的函数：

1. connect：

cpp 复制代码 
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

**功能：**发送链接请求

参数：

**sockfd：**套接字文件描述符

**addr：**目的地址存放空间首地址

**addrlen：**IP地址的大小

返回值：

成功返回0

失败返回-1

2. send：

cpp 复制代码 
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

**功能：**发送数据

参数：

**sockfd：**文件描述符

**buf：**发送数据空间首地址

**flags：**属性默认为0

返回值：

成功返回实际发送字节数

失败返回-1

3. recv：

cpp 复制代码 
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

**功能：**接收数据

参数：

**sockfd：**套接字文件描述符

**buf：**存放数据空间首地址

**len：**最大接收数据的长度

**flags：**属性，默认为0

返回值：

成功返回实际接收字节数

失败返回-1

如果对方退出,返回0

4. listen：

cpp 复制代码 
int listen(int sockfd, int backlog);

**功能：**监听客户端发送的连接请求（该函数不会阻塞）

参数：

**sockfd：**套接字文件描述符

**backlog：**允许等待的尚未被处理的三次握手请求的最大个数

返回值：

成功返回0

失败返回-1

5. accept：

cpp 复制代码 
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

**功能：**处理等待连接队列中的第一个连接请求，该函数具有阻塞功能（如果没有人发送链接请求，会阻塞等待）

参数：

**socket：**套接字文件描述符

**address：**存放IP地址的空间首地址

**addrlen：**存放IP地址大小空间首地址

返回值：

成功返回一个新的文件描述符

失败返回-1

4. TCP编程练习：

  1. 利用TCP实现跨主机的文件发送：

send.c

cpp 复制代码 
#include "head.h"

int main(void)
{
	FILE *fd = NULL;
	int sockfd = 0;
	int ret = 0;
	struct sockaddr_in severaddr;
	ssize_t nsize = 0;
	size_t rret = 0;
	char filename[100] = {0};
	char tmpbuff[1024] = {0};

	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sockfd == -1)
	{
		perror("fail to socket");
		return -1;
	}
	
	severaddr.sin_family = AF_INET;
	severaddr.sin_port = htons(50000);
	severaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.162");
	ret = connect(sockfd,(struct sockaddr *)&severaddr, sizeof(severaddr));
	if(ret == -1)
	{
		perror("fail to connect");
		return -1;
	}
	
	scanf("%s", filename);
	fd = fopen(filename, "r");
	if(fd == NULL)
	{
		perror("fail to fopen");
		return -1;
	}

	nsize = send(sockfd, filename, strlen(filename), 0);
	if(nsize == -1)
	{
		perror("fail to send");
		return -1;
	}

	while(1)
	{
		memset(tmpbuff, 0, sizeof(tmpbuff));
		rret = fread(tmpbuff, 1, sizeof(tmpbuff), fd);
		if(rret == 0)
		{
			break;
		}
		usleep(1000);
		nsize = send(sockfd, tmpbuff, rret, 0);
		if(nsize == -1)
		{
			perror("fail to send");
			return -1;
		}
		
	}
	
	fclose(fd);
	close(sockfd);

	return 0;

}

在这里，nsize = send(sockfd, tmpbuff, rret, 0);中，必须使用rret作为发送的字节大小，不能用strlen(tmpbuff)，因为如果是二进制文件，不是ASCII码文件，\0可能成为发送的内容，所以在这里rret作为读到的字节数，可以直接作为send的输入。

其中在进行接收数据的时候，usleep(1000)，是防止在TCP传输时出现的粘包现象，如果没有这段代码，那么接收端，接收的文件就会出现：内容和名字共同作为接收方所收到文件的文件名。为了防止这种粘包的情况，我们还可以在传输数据的时候，给数据加上帧头和帧尾，将文件名和数据内容分隔开。

recv.c

cpp 复制代码 
#include "head.h"

int main(void)
{
	FILE *fd = NULL;
	int ret = 0;
	int sockfd = 0;
	int contfd = 0;
	ssize_t nsize = 0;
	char *ptmp = NULL;
	char tmpbuff[1024] = {0};
	struct sockaddr_in serveraddr;

	serveraddr.sin_family = AF_INET;
	serveraddr.sin_port = htons(50000);
	serveraddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sockfd == -1)
	{
		perror("fail to socket");
		return -1;
	}


	ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
	if(ret == -1)
	{
		perror("fail to ret");
		return -1;
	}
	
	ret = listen(sockfd, 10);
	if(ret == -1)
	{
		perror("fail to listen");
		return -1;
	}

	contfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
	if(contfd == -1)
	{
		perror("fail to accept");
		return -1;
	}

	nsize = recv(contfd, tmpbuff, sizeof(tmpbuff), 0);
	if(nsize == -1)
	{
		perror("fail to recv");
		return -1;
	}

	fd = fopen(tmpbuff, "w");
	if(fd == NULL)
	{
		perror("fail to fopen");
		return -1;
	}

	while(1)
	{
		memset(tmpbuff, 0, sizeof(tmpbuff));
		nsize = recv(contfd, tmpbuff, sizeof(tmpbuff), 0);
		if(nsize <= 0)
		{
			break;
		}
		fwrite(tmpbuff, 1, nsize, fd);
	}

	fclose(fd);
	close(contfd);
	close(sockfd);

	return 0;
}

5. TCP包头：

**1. 序号：**发送端发送数据的编号

**2. 确认号：**已经确认接收到的数据的编号（只有当ACK为1时，确认好才有用）

**3. 第四行为首部长度：**数据前面的称之为头部，6位标记位，每一个标记位占一位

URG： 紧急标志位 ACK： 确认标记位 **RST：**断开连接标记位

**SYN：**请求标记位，置1建立连接的过程

**FIN：**结束标记位，置1释放连接的过程

**PSH：**若置为1这一数据段不在缓存区里等待，直接优先处理

**4. 校验和：**目的是保证数据完整性

5. 注意： 不要将确认序号Ack 与标志位ACK搞混了，确认方Ack=发起方Seq+1，两端配对

6. TCP为什么安全可靠：

  1. 在通信前建立三次握手连接：SYN、SYN+ACK、ACK

  2. 在通信过程中通过序列号和确认号保障数据传输的完整性

本次发送序列号：上次收到的确认号

本次发送确认号：上次接收到的序列号+实际接收的数据长度

  1. 在通信结束时使用四次挥手连接保障数据传输的完整性

7. UDP和TCP的区别：

  1. UDP和TCP都是传输层的协议

  2. UDP实现机制简单，资源开销小，不安全不可靠

  3. TCP实现机制复杂，资源开销大，安全可靠

  4. UDP是无连接、TCP有连接、UDP是以数据包形式传输、TCP是以流的方式传输

HTTP协议：

1.URL：

代表着是统一资源定位符，每个有效的 URL 都指向一个唯一的资源。这个资源可以是一个 HTML 页面等等。

<协议>://<主机>:<端口>/<路径>

**协议 ：**HTTP ：80 TCP

**协议 ：**HTTPS ：443 TCP

**主机：**域名 -> 域名解析服务器 -> IP地址

**端口：**可以省，HTTP 80， HTTPS 443

**路径：**想要获得对应的资源

2. HTTP交互过程：

  1. 建立TCP连接

  2. 发送HTTP请求报文

  3. 回复HTTP请求报文

  4. 关闭TCP连接

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