linux高級編程（OSI/UDP(用戶數據報)）

OSI七層模型：

OSI 模型? --> 開放系統互聯模型? --> 分為7層：
? ? ? ?理想模型? --> 尚未實現

? ? ? ? 1.應用層 ?QQ
?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 應用程序的接口
?? ??? ?2.表示層 ?加密解密 ?gzip
?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 將接收的數據進行解釋（機器->人）
?? ??? ?3.會話層 ?網絡斷開，連接狀態，keep-close keep-alive
?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 通信雙方管理會話
?? ??? ?4.傳輸層：tcp ?udp ?協議 ?文件 ? ?視頻，音頻
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （傳數據）
?? ??? ?5.網絡層ip ? NAT
?? ??? ??? ?實現數據從源經過多條鏈路到目的地的轉發（找主機）
?? ??? ?6.鏈路層 ?交換機 ?數據的格式化 ?幀校驗
?? ??? ? ? ? ? ? ? ?將電信號封裝，建立數據鏈路，實現點對點數據傳輸
?? ??? ?7.物理層：100Mb/8 ?Gbits ? 100MB 同軸電纜 10Gb ? ?2.4G 5G
?? ??? ? ? ? ? ? ? ? 可通過物理介質傳播的電信號

TCP/IP模型：

? TCP/IP模型? --> 網際互聯模型? ?--> 分為4層：
? ?? ?實用模型? --> 工業標準

????????1.應用層 ?---> ?應用程序（用戶與應用程序的接口）（會話層+表示層+應用層）
?? ??? ?2.傳輸層 ?---> ?端口號tcp udp? （傳數據）
?? ??? ?3.網絡層 ?---> ?IP 地址（找主機）
?? ??? ?4.接口層 ?---> ?網卡驅動 ?1GB（連結互聯網的基礎設施）（物理層+鏈路層）

網絡基礎

IP地址 = 網絡位 + 主機位
010 3333344444

IP地址的分類: 點分十進制 ? ipv4（4字節（32位）數據，42億個地址，已耗盡）?
?? ??? ? ? ? ? ? ipv6（16字節（128位）數據，地址很多，未耗盡

A類:?? ?超大規模性網絡
?? ??? ??? ??? ??? ?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類:?? ?大中規模型網絡
?? ??? ?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類:?? ?中小規模型網絡
?? ??? ?192.0.0.0 - 223.255.255.255
?? ??? ?255.255.255.0
?? ??? ?私有:
?? ??? ?192.168.0.0 - 192.168.255.255
?? ??? ?靜態路由
?? ??? ?192.168.0.0
?? ??? ?192.168.0.1 ?網關
?? ??? ?192.168.0.255?

?? ?D類:?? ?組播和廣播（廣播：所有用戶都能傳播，組播：某個小范圍組內能傳播）

? ? ? ? ? ? ?（無子網掩碼）
?? ??? ?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 ? 網關
?? ??? ?192.168.1.255 廣播?

?? ?E類:?? ?實驗

????????????（無子網掩碼）
?? ??? ?240.0.0.0 - 255.255.255.255

子網掩碼：1代表網絡部分，0代表主機部分

C 類網絡：
? ???ip地址的前三組是網絡地址，第四組是主機地址。
?? ?二進制的最高位必須是： 110xxxxx開頭
?? ?十進制表示范圍： 192.0.0.0 -223.255.255.255
?? ?默認網絡掩碼： ? 255.255.255.0
?? ?網絡個數： 2^24 個約 209 萬個
?? ?主機個數： 2^8 ?個 254 個+2 --> 1個是網關（網絡地址.0 的下一個地址.1）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 另1個是廣播（.255最后一個地址）
?? ?私有地址： 192.168.x.x 局域網地址。

網絡接口（端口+ip -->?找到進程+找到主機）

1、socket ?套接字 --> BSD socket --> 用于網絡通信的一組接口函數。socket api ?application interface --> 進程到進程 --> 實現主機到主機通信

2、ip+port 地址+端口 --> 地址用來識別主機
?? ??? ??? ??? ??? ??? ? ? ? 端口用來識別應用程序

?? ??? ? ?port分為TCP port / UDP port ?范圍都是： 1-65535（2^16，兩個byte）
?? ??? ? ?約定1000 以內的端口為系統使用。

網絡字節序

--> 大端排序（高位數據放在高地址處）（高地址：值較大的地址）

--> 主機 --> 小端（高位數據放在低地址處）（從小往大走）

數字轉換函數：
? ? #include <arpa/inet.h>
?? ?主機轉網絡：uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
?? ?ipv4 192.168.0.1 1~65535
?? ??? ??? ??? ?uint16_t htons(uint16_t hostshort);
?? ?網絡轉主機：host to net long?
?? ??? ??? ??? ?net to host?
?? ??? ??? ??? ?uint32_t ntohl(uint32_t netlong);? ?//對應16位轉換與32位轉換
?? ??? ??? ??? ?uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

? ? 主機轉網絡：in_addr_t inet_addr(const char *cp);
? ? ? ? inet_addr("192.168.1.20");
? ? ? ? 網絡轉主機：char *inet_ntoa(struct in_addr in);

字符串轉換函數：
?? ?#include <sys/socket.h>
?? ?#include <netinet/in.h>
?? ?#include <arpa/inet.h>

?? ?主機轉網絡：in_addr_t inet_addr(const char *cp);
?? ? cli.sin_addr
?? ?inet_addr("192.168.1.20");
?? ?網絡轉主機：char *inet_ntoa(struct in_addr in);

收發數據（UDP）

UDP:半雙工，同一時刻要么收要么發

1、模式 ?C/S 模式 ?--> 服務器/客戶端模型（client/server）

server:socket()-->bind()--->listen()-->accept()-->recv()-->close()?
? ? ? ? ? ?創建套接字-->關聯接口地址-->-->收、發-->關閉
client:socket()-->connect()-->send()-->close();
? ? ? ? ? ? 創建套接字-->連接（客戶端可以不需要）-->收、發-->關閉

socket（）

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：程序向內核提出創建一個基于內存的套接字描述符

參數：domain ?地址族，PF_INET（協議族） == AF_INET（地址族，IPv4） ==>互聯網程序
?? ??? ??? ??? ??? ? ?PF_UNIX == AF_UNIX ==>單機程序
?? ? ?type ? ?套接字類型：
?? ? ??? ??? ? ?SOCK_STREAM ?流式套接字 ===》TCP ??
?? ??? ??? ? ?SOCK_DGRAM ? 用戶數據報套接字===>UDP
?? ??? ??? ? ?SOCK_RAW ? ? 原始套接字 ?===》IP
?? ? ?protocol 協議 --> 0 表示自動適應應用層協議。

返回值：成功返回申請的套接字id
?? ??? ?失敗 ?-1；

bind（）

2、int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr,?
? ? ? ? ? ? ?socklen_t addrlen);
功能：如果該函數在服務器端調用，則表示將參數1相關
?? ? ?的文件描述符文件與參數2 指定的接口地址關聯，
?? ? ?用于從該接口接受數據。

?? ? ?如果該函數在客戶端調用，則表示要將數據從
?? ? ?參數1所在的描述符中取出并從參數2所在的接口
?? ? ?設備上發送出去。

?? ? ?注意：如果是客戶端，則該函數可以省略，由默認
?? ? ? ? ? ?接口發送數據。
參數：sockfd 之前通過socket函數創建的文件描述符，套接字id
?? ? ?my_addr 是物理接口的結構體指針。表示該接口的信息。

?? ? ?struct sockaddr ? ? ?通用地址結構
?? ? ?{
?? ??? ? ?u_short sa_family; ?地址族
?? ??? ? ?char sa_data[14]; ? 地址信息
?? ? ?};

?? ? ?轉換成網絡地址結構如下：
?? ? ?struct _sockaddr_in ? ?///網絡地址結構
?? ? ?{
?? ??? ? ?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: 參數2 的長度。
返回值：成功 ?0
? ? ? ? ? ? ?失敗 ?-1；

bind傳參要進行強轉,在實際使用中，struct sockaddr過于底層，不方便處理，而struct sockaddr_in專門用于IPv4地址，所以一般用struct sockaddr_in來定義

#typedef struct sockaddr * (SA);struct sockaddr_in ser;
int ret = bind(sockfd,(SA)&ser,sizeof(ser));

一般bind的操作為：

struct sockaddr_in ser,cli;
bzero(&ser,sizeof(ser));
bzero(&cli,sizeof(cli));
// 大小端轉化 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);
}

接收函數/發送函數

??read（）/write () ? ///通用文件讀寫，可以操作套接字。
??recv(,0) /send(,0) ? ? ?///TCP 常用套機字讀寫
??recvfrom()/sendto() ///UDP 常用套接字讀寫

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len,
? ? ? ? ? ? ?int flags);
功能：從指定的sockfd套接字中以flags方式獲取長度
?? ? ?為len字節的數據到指定的buff內存中。
參數：sockfd ?
?? ??? ?如果服務器則是accept的返回值的新fd
?? ??? ?如果客戶端則是socket的返回值舊fd
?? ? ?buff 用來存儲數據的本地內存，一般是數組或者
?? ? ?動態內存。
?? ? ?len 要獲取的數據長度
?? ? ?flags 獲取數據的方式，0 表示阻塞接受。

返回值：成功表示接受的數據長度，一般小于等于len
?? ??? ?失敗 ?-1；

close（）

5、close() ?===>關閉指定的套接字id；

注意事項：

服務器：

需要先接收客戶端的地址（recvfrom），不然無法發送數據

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

客戶端：

需要空發一下讓服務器拿到（對于收發先后沒有太大要求，recvfrom具有讀阻塞的作用）

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

客戶端recvfrom不需要最后兩個參數可以是NULL，因為本來就有父進程的端口號和ip

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