IP和端口

  • 端口：相当于消息接收者对应进程的名字。找到端口就能找到对应的应用程序（短整型 16 为 unsigned short 能够使用的范围 0~ 65535）

  • IP地址能够找到一台电脑

  • 例子：一个快递员送快递，IP地址相当于快递的地址，快递员到达地址对应的屋子后，发现屋子有四个人，他怎么知道快递给谁，就是通过端口号，来确定快递该给谁。

网络分层模型（OSI或ISO）

image.png

字节序

  • 大端：高-》低 ，低-》高；
  • 小端：低-》低，高-》高；
  • 例子：0x12 34 56 78
  • 大端：12 34 56 78
  • 小端：78 56 34 12

字节序转换

  • uint16_t htons(uint16_t hostshort) 将一个短整型从主机字节序-》网络字节序
  • uint16_t ntohs(unit16_t netshort) 将一个短整型从网络字节序-》主机字节序

IP地址转换

  • 主机字节序转换为网络字节序
    • 主机IP地址是字符串，网络IP地址是整形
  1. #include<arpa/inet.h>
  2. int  inet_pton(int af,const char *src,void *dst);
  • af 地址族（IP地址家族包括ipv4，ipv6）协议
    • AF_INET:ipv4格式
    • AF_INET6 ：ipv6格式ip地址
  • src:传入参数，对应要转换的点分十进制的IP地址：192.168.1.100
  • dst：传出参数，函数调用完成，转换得到的大端整型IP被写入这块内存中
  • 返回值：成功返回1，失败返回0或-1；

  • 网络字节序转换为主机字节序 

    1. const char *inet_ntop(int af,const void *src,char *dst,socklen_t size)
    • src ：存储传入的大端IP地址
    • dst：传出参数，存储转换得到的小端点分十进制的IP地址
    • size ：修饰dst参数的，标记dst指向的内存中最多可以存储多少个字节。
    • 返回值
      • 成功返回不为空的dst的内存地址，通过返回值也可以直接取出转换得到的字符串
      • 失败：NULL
  • 点分十进制IP->大端整形 
  1. in_addr_t inet_addr(const char *cp);
  • 大端整形-》点分十进制
  1. char* inet_ntoa(struct in_addr_in);

服务端：

socket（）

  • 服务端调用socket()函数，创建ipv4网络协议，传输协议为TCP。 

    1. #include<sys/types.h>
    2. #include<sys/socket.h>
    3. int socket(int domain,int type,int protocol);
    1. - domain:   ip地址格式：AF_INET；
    2. - type：指定传输层协议   SOCK_STREAM(流式协议)  与TCP连用    SOCK_DGREAM(报式协议)UDP连用
    3. - proticol:与type中指定的传输协议配套使用；为流式0，TCP   报式  0 UDP
  • 返回值：
    • 成功：返回文件描述符
    • 失败：-1；

bind（）

  • 调用bind（）函数，给socket绑定ip地址和端口号 

    1. int bind(int sockfd,const struct sockaddr *addr，socklen_t addrlen)

    • 返回值

      • 成功返回1；
      • 失败返回0；

        调用listen（）

        函数进行监听文件描述符有没有新的连接。 
        1. int listen(int sockfd,int backlog)

    • backlog:指定一次性检测多少个连接数。最大值 128；

    • 返回：成功0，失败-1；
    • listen函数内部有个任务与队列 ；
    • 注意：监听socekt和真正用来传数据的socket是两个
      • 监听socekt
      • 已连接socekt

accept（）

  • 进入监听状态后调用accept（）函数，获取客户端的连接，没有连接会阻塞等待客户端连接的到来（默认阻塞）； 

    1. int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen)
    1. -  addr 传出参数， 
    2. -  addrlen 传入传出参数，整形：指向的内存大小 
    3. -  返回值： 
    4.    -  成功：文件描述符 用于通信的； 
    5.    -  失败 -1；

客户端：

socket（）

  • 客户端创建号socekt后，bind（）函数绑定后，


  • connect·（）

    调用connect函数发起连接，该函数指明服务端的IP地址和端口号，TCP三次握手开始 

    1. int connect(int sockfd,const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen)
    • 都是传入参数，通信套接字，
    • 返回值：绑定成功，需要绑定，随机分配一个空闲的端口。0；失败-1；
  • 连接建立好后，客户端和服务端开始相互传输数据，
    • read（）和recv（）；
  1. ssize_t read(int sockfd,void *buf,size_t size);
  2. ssize_t recv(int sockfd,void *buf,size_t size,int flags);
  • sockfd: 用于通信的文件描述符，accept的返回值
  • buf：指向一块有效内存，用于存储接收数据
  • size：参数buf指向的内存的容量
  • falgs：特殊的属性，一般不用，指定为0；
  • 返回值：
    • 大于0；实际接收的字节数；
    • 等于0；对方断开了连接；
    • 如果连接没有断开，接收端接收不到数据，接收端的函数就会阻塞等待数据到达，数据到达后函数接触阻塞，开始接收数据。当发送端断开连接，接收端无法接收到任何数据，但是这时候就不会阻塞了，函数直接返回0；

  • write 和 send（）； 

    1. ssize_t wirte(int fd,const *buf,size_t len)
    2. ssize_t send(int fd,const void *buf,size_t len,int flags)
    • fd :通信文件描述符，accept（）函数的返回值
    • buf：传入参数，要发送的字符串
    • len：要发送字符串的额长度
    • flags：不用，指定为0；
    • 返回值：
      • 大于0：实际发送的字节数，和参数len是相等的；
      • -1：发送数据失败了
  • 关闭套接字close(); 
    1. #include<unistd.h>
    2. int close(int fd);

socket维护了两个队列

  • 一个是还没完全建立连接的队列，叫TCP半连接队列，这个对列还没有完成三次握手服务端处于syn_rcvd状态
  • 一个是已经建立连接的对列，称为TCP全连接对列，这个对列完成了三次握手的连接，此时服务端处于established状态。
  • 当TCP全连接对列不为空后，服务端的accept（）函数，就会从队列中拿出一个已经为你撑连接的socket返回应用程序，后续的数据传输都用这个socket。