IO进程: 进程和进程之间的通信 - 信号 信号量 消息队列 有名管道 无名管道 共享内存 套接字
套接字: 不同主机 不同操作系统之间的 进程通信
干什么: 实现无线
局域网：同一局域网下IP网段一致
IP地址
-
IP地址 是 网络中的 主机的标识, 本质是二进制数字。
-
IP采用 点分十进制 表示
3） IP分类： 分为 IPV4 和 IPV6 （IPV6表示的范围更广）
4） IP长度 32位 （IPV4） 64位（IPV6）
5） 每个数据包 必须要携带 目标 IP 和 源IP地址
二级划分
IP=网络号+主机号
网络号：表示是否再同一个网段内（主要是同一网段，网络号是一样的）
主机号：本网段内主机的id（主机号在同一网段下，是唯一的）
二级划分的分类
IP二级划分所表示的范围
|----|-----------------------------|----------------------|
| A类 | 0.0.0.0 - 127.255.255.255 | 大型网络 |
| B类 | 128.0.0.0 - 191.255.255.255 | 中型网络 : 管理 和 监督互联网的组织 |
| C类 | 192.0.0.0 - 223.255.255.255 | 小型网络：家用网络 ，教室网络 |
| D类 | 224.0.0.0 - 239.255.255.255 | 用于 UDP的组播通信 |
| E | 240.0.0.0 - 255.255.255.255 | 保密单位：实验室， 军方 |
特殊的IP地址
不能分配给主机使用的地址
网络地址：标识网络的起始地址，该地址不会分配到主机。（表示方式：主机号全为0的地址，为网络地址）
例： 192.168.50. 0 主机号为 0 代表 网络地址， 不会被主机分配
广播地址：用于给局域网下的所有主机发送数据使用，不会分配到主机（表示方式：主机号全为1的地址，为广播地址）
练习：
IP为192.168.1.0，同一网段最多可以连接多少个主机？
c类，最后8位为主机号，网络地址和广播地址不会被分配，256-2=254
子网掩码
作用：辅助标记IP的网络号和主机号（更快的去区分网络和主机号）
特点：网络号全置为1，主机号全部置为0
练习：
子网掩码为 255.255.255.0, 该网段最多可以容纳多少台主机
c类，最后8位为主机号，网络地址和广播地址不会被分配，256-2=254
三级划分
作用：在二级划分的基础上，再次划分，提高IP的利用率
IP=网络号+子网号+主机号
子网号：从主机号中划分出几位，充当网络号。
练习：
- 已知一个子网掩码号为255.255.255.192，问，最多可以连接多少台主机？
C类 255.255.255.0 - 》三级划分 -》 192 -》 1100 0000
根据子网掩码特点： 主机号全为 0
0 - 63 -》 64 -》 去掉网络地址 和 主机地址 -》 62
- 有两台电脑主机,在最少浪费IP地址的情况下.将172.16.14.4与172.16.13.2划归为同一网段,子网掩码应该设置为
14： 0000 11 10 255.255.252.0
13： 0000 11 01
- 已知IP： 192.168.50.183， 子网掩码： 255.255.255.128, 问该IP的网段为多少？
192.168.50.183 1100 0000.1010 1000. 0011 0010. 1 011 0111
子网掩码： 1111 1111. 1111 1111. 1111 1111. 1 000 0000
193.168.50.128
- 通过子网掩码 255.255.255.128 该子网掩码可以划分几个子网网段？
C类 -》 1 000 0000 >> 两个子网网段
0
1
2
- 某公司有四个部门：行政、研发1、研发2、营销，每个部门各30台计算机接入公司局域网交换机，在192.168.1.0网
段内为每个部门划分子网，子网掩码应该怎么设置，每个子网的地址范围分别是什么？（4个部门之间不能通信）
255.255.255.192
范围：
192.168.1.0-192.168.1.63
192.168.1.128-192.168.1.192
等（自己算）
网络模型
网络模型采用分层的方式，每层实现不同的功能
网络中的数据包的传输流程
osI和TCP/IP的模型对应图
UDP和TCP
相同点：都属于传输层协议，都是全双工的通信
TCP-传输控制协议
该协议是一种高可靠性的有连接的协议
TCP容易粘包
*可靠性的评判标准:
数据无丢失, 数据无失误, 数据无失序, 数据无重复到达
TCP为什么具有高可靠性（ 重点 ）
三次握手和四次挥手机制
序列号和应答号机制
超时/错误重传机制
拥堵和流量控制机制
TCP的应用场景
对于传输质量要求较高的场合，以及大量数据传输的场合。
UDP-用户数据报协议
该协议是一种不可靠的无连接的协议
UDP是一种容易造成丢包的协议，不保证数据的完整性
UDP的应用场景
应答较为困难的网络中可以使用UDP。
socket套接字
什么是socket
- socket是一个编程接口
- socket是一个特殊的文件描述符
- socket是一种通信机制
- 一套用于建立连接的数字
socket的类型
流式套接字（SOCK_STREAM）对应协议-TCP
特点：面向连接，可靠性高的数据传输服务
数据报套接字（SOCK_DGRAM）对应协议-UDP
特点：无连接的，不可靠的数据传输服务
原始套接字（SOCK_RAM）
特点：较低层次的协议，例入ICMP中使用
socket的功能
socket可以在计算机中创建两个缓存区，一个是发送缓存区，一个是接收缓存区。
端口号
为了区分一台主机接收到的数据包，应该交给那个进程来处理
端口号的长度：2byte（IP长度为4byte）
众所周知端口(被占用): 0~1023（1~255之间为众所周知端口，通常由UNIX系统占用）
比如 文件传输端口 TFTP 端口号为 69
已登记端口：1024~49151 (---- 可用来建立与其它主机的会话**----)**
动态或私有端口：49152~65535--固定某些服务使用--
字节序
字节序：不同类型的CPU主机，内存存储大于一个字节类型的数据，在内存中的存放顺序
分类：
主机字节序（小端）：地址低位存放数据低位，地址高位存放数据高位
网络字节序（大端）：地址高位存放数据低位，地址地位存放数据高位
在主机上的字节序一般都为主机字节序。在网络中传输的数据，大于一个字节的数据类型，必须转换为网络字节序
端口号转换专用接口
头文件: #include<arpa/inet.h>
原型： u_long htonl (u_long hostlong) u_short htons (u_short short)
//端口号一般为 1024 - 49151， 两个字节足够，基本不需要long
功能： 主机字节序的端口 转 网络字节序
原型： u_long ntohl (u_long hostlong); u_short ntohs (u_short short);
功能： 网络字节序的端口 转 主机字节序
IP转换专用接口
in_addr_t inet_addr(const char *strptr);
头文件: #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h>
原型： //该参数是字符串
功能: 主机字节序(点分十进制形式的IP) 转为网络字节序
参数: const char *strptr: 字符串
typedef uint32_t in_addr_t; （通过vi -t 追一下）
struct in_addr {
in_addr_t s_addr;
};
返回值: 返回一个无符号长整型数(无符号32位整数用十六进制表示),
否则NULL
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
头文件 : #include <arpa/inet.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h>
功能: 将网络字节序二进制地址转换成主机字节序。
参数: stuct in_addr in addr : 只需传入一个结构体变量，该变量代表IP
返回值: 返回一个字符指针, 否则NULL;
TCP编程
socket创建套接字
函数原型:
int socket(int domain, int type, int protocol);
调用形式：
socket（协议族，套接字类型，0）；
参数domain：协议族
参数type：套接字类型
参数protocol：传0，表示根据第二个参数自动匹配协议
返回值：创建成功返回sockfd描述符（0->标准输入，1->标准输出，2->标准错误，3->自定义创建的socket）
创建失败返回-1，更新errno
bind绑定套接字
vi -t ：查询数据类型的shell指令
函数原型：
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
头文件： #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h> #include<netinet/ip.h>
功能：绑定 IP 和 port
参数：
sockfd：套接字
addr：用于通信结构体 (提供的是通用结构体，需要根据选择通信方式，填充对应结构体-通信当时socket第一个参数确定,需要强转)
(结构体之间的强转,不可以直接使用普通数据类型强转,因为结构体字节对齐原则,具体大小不一致,会数据丢失,所以可使用结构体指针,对结构体地址进行强转)
addrlen：结构体大小
返回值：成功 0 失败-1,更新errno
通用结构体：
struct sockaddr {
sa_family_t sa_family;
char sa_data[14];
}
ipv4通信结构体：
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; ----协议族
in_port_t sin_port; ----端口
struct in_addr sin_addr; ----ip结构体
};
struct in_addr {
uint32_t s_addr; --ip地址
};
listen监听
int listen(int sockfd, int backlog);
功能:监听，将主动套接字变为被动套接字
参数：
sockfd：套接字
backlog：等待连接队列中,客户端请求链接的最大个数，不能写0.
一般写6-8个
返回值：成功 0 失败-1,更新errno
accept阻塞等待连接
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能：阻塞函数，阻塞等待客户端的连接请求，如果有客户端连接，
则accept()函数返回，返回一个用于通信的套接字文件;
参数：
Sockfd ：套接字
addr： 链接客户端的ip和端口号
如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;
addrlen：结构体的大小
如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;
返回值：
成功：通信的文件描述符;
失败：-1，更新errno新errno
recv接收数据
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能: 接收数据
参数：
sockfd： acceptfd ;
buf 存放位置
len 大小
flags 一般填0
MSG_DONTWAIT 非阻塞
返回值：
< 0 失败出错 更新errno
==0 表示客户端退出
>0 成功接收的字节个数
练习
-
服务器可以循环接收客户端的数据；
-
当客户端退出后， 服务器阻塞等待下一个客户端的连接，而后继续通信；
-
当有客户端连接时， 服务器端 打印客户端的IP 和 Port信息；
-
将代码的 send 和 recv 改为 write 和 read， 测试一下效果；
-
利用argv[ ] 采用终端输入的方式， 输入IP 和 Port ，从而bind绑定;
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <wait.h>
#include <signal.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/un.h>typedef struct sockaddr_in addr_in_t;
typedef struct sockaddr addr_t;
typedef struct sockaddr_un addr_un_t;
int main(int argc, const char *argv[])
{
while(1)
{
//创建套接字
//AF_INET---ipv4协议族
//SOCK_STREAM---流式套接字（TCP）
//0---根据第二个参数自动匹配协议
int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sockfd<0)
{
perror("socket is err");
return -1;
}//bind绑定套接字 struct sockaddr_in saddr; saddr.sin_family = AF_INET; //将主机字节序的端口号转换为网络字节序 int port; char p[128]={0}; printf("请输入Port："); scanf("%d",&port); printf("请输入IP："); scanf("%s",p); saddr.sin_port = htons(port); saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(p); //绑定填充的结构体属性到sockfd套接字上 int bindfd = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr)); if(bindfd<0) { perror("bind is err"); //return -1; } printf("%ld %ld\n",sizeof(saddr),sizeof(struct sockaddr_in)); //listen监听 创建监听队列 int listenfd = listen(sockfd,5); if(listenfd < 0) { perror("listen is err"); return -1; } //建立通信 //如果没有客服端链接，accept回阻塞等待客户端链接 //第二个参数用于获取来链接的客服端的信息 //返回值为一个进行通信的文件描述符 printf("accept.......\n"); struct sockaddr_in aaddr; int len = sizeof(aaddr); aaddr.sin_family = AF_INET; //int acceptfd = accept(sockfd,NULL,NULL); int acceptfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&aaddr,&len); int kfport = ntohs(aaddr.sin_port); char* kfip = inet_ntoa(aaddr.sin_addr); printf("客服端端口：%d\n客服端IP为：%s\n",kfport,kfip); if(acceptfd < 0) { perror("accept id err"); char buf[128]={0}; return -1; } //接收数据 //accept是建立通信的文件描述符（不能用sockfd） //第四个参数常用0和MSG_NOWAIT //0---表示阻塞，如果没有数据接收，则阻塞等待 //MSG_NOWAIT---表示非阻塞 while(1) { char buf[128]={0}; int recfd = recv(acceptfd,buf,sizeof(buf),0); if(recfd < 0) { perror("recv is err"); return -1; } else if(recfd == 0) { printf("client is exit\n"); break; } else { printf("client输入的数据为:%s\n",buf); } } close(sockfd); close(acceptfd); } return 0;}