网络基础知识
1.网络主要是为了解决远距离、跨主机的数据通讯；
2.网络体系结构
为了保证数据在网络中完整性，安全性传输，网络将整个传输过程“分而治之”
1）OSI提供的七层网络的体系结构
2）TCP/IP四层网络体系结构
3.传输层协议：
1.TCP（传输控制协议）
TCP是传输层提供给应用层面向连接的数据传输服务；
面向连接：数据传输必须在建立连接的基础上
三次握手过程：
四次挥手过程：
2.UDP（用户数据报）
UDP是传输层提供给应用层面向无连接，不可靠的数据传输服务；
UDP特点：
1、资源消耗少，数据包头只有8BYTE字节，远比TCP协议包头要少；
2、不连接，所以也就不需要系统维护连接状态；
3、实时性是UDP的优势；
4.网络编程相关概念
1.IP：网络中主机的唯一标识，
本质：整形数
两种表示形式：1.点分十进制： 192.168.14.15
2.二进制数
IP的组成：
1.网络ID：主要是用于区分主机处于哪个网络
2.主机ID；主要是区分同一网络中不同的主机
分类：IPV4 / IPV6
2.端口：
主要是为了制定同一台主机上不同网络程序由谁来处理网络数据；
本质：16位整形数
3.网络字节序
由于网络数据是在不同的主机之间传送的，那么不同的主机字节序就可能会造成数据解析的错误，为了解决该问题，提出网络字节序这个规范标准；
，所有的主机按照大端字节序来存储数据；对于小端字节序的主机就需要转换数据后进行存储；
4.socket（套接字）
socket是网络编程的接口，简单理解就是应用层使用传输层提供服务的凭证。socket是一种特殊的I/O 接口，也是一种文件描述符；
网络编程
1.基于UDP协议的网络编程
套接字类型：
1、流式套接字 (SOCK_STREAM)
2、数据报套接字 (SOCK_DGRAM) 面向无连接
3、原始套接字 (SOCK_RAW)
服务器端：
1、（接口）创建套接字 socket
实现：int socket（int family,int type,int prot ）;
2、绑定自身地址信息（协议族，IP，端口）
实现：int bind（int sockfd,struct sockaddr addr,int addlen）;
实际应用中 需要用 struct sockaddr_in 结构体替换；
3、从客户端接收数据
实现：int recvfrom（int sockfd,void buf,size_t size,int flag,struct sockaddr from,int len）;
4、发送信息给客户端
实现int sendto(int sockfd,const void buf,size_t len,int flag,struct sockaddr to,int len);
5、关闭套接字
实现：int close（int sockfd）;
客户端：
1、创建套接字 socket
实现：int socket（int family,int type,int prot ）;
2、指定对方（服务器端）地址信息（协议族，IP，端口）
实现：利用 struct sockaddr_in 结构体填充；
3、发送信息给服务器端
实现int sendto(int sockfd,const void buf,size_t len,int flag,
struct sockaddr to,int len);
4、从服务器端接收数据
实现：int recvfrom（int sockfd,void buf,size_t size,int flag,struct sockaddr from,int* len）;
5、关闭套接字
实现：int close（int sockfd）;
创建套接字 socket 
绑定套接字 bind
转换网络字节序 
h（host） to n （network）s （short）
n（network）to h （host） l （long）
接收数据的 recvfrom
发送数据的
sendto
2.基于UDP协议的网络编程2
2.1基于UDP的广播通讯
1、广播地址：
A:直接广播地址： 主机号 二进制位全为1；
B:受限广播地址：网络号和主机号二进制位都为1；255.255.255.255 INADDR_BROADCAST；
2、发送端流程：
1、创建数据报套接字 int sockfd = （AF_INET,SOCK_DGRAM,0）;
2、设置套接字广播属性 setsockopt（）；
例；int enable = 1 ; setsockopt（sockfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&enable,4）
3、设置广播地址和广播端口
#define PORT 8888
struct sockaddr_in broadcast = {AF_INET};
broadcast.sin_port = PORT;
broadcast.sin_addr.s_addr =htonl(INADDR_BROADCAST);
4、向设置广播地址和广播端口发送数据：
int len = sizeof(struct sockaddr);
sendto(sockfd,str,strlen(str),0,(struct sockaddr*)&(brodcast)，len);
3、接收端流程：
1、创建数据报类型套接字 ：int sockfd = （AF_INET,SOCK_DGRAM,0）;
2、绑定 INADDR_ANY ，广播端口到套接字
#define PORT 8888
struct sockaddr_in broadcast = {AF_INET};
broadcast.sin_port = htons(PORT);
broadcast.sin_addr.s_addr =htonl(INADDR_ANY);
bind（sockfd,(struct sockaddr)&broadcast,len）;
3、接收广播
recvfrom（）；
4、发送响应数据
sendto(sockfd,str,strlen(str),0,(struct sockaddr)&(brodcast)，len);
5、关闭套接字；
2.2基于UDP的组播通讯
1、组播地址：
永久组播地址：
临时组播地址：224.0.2.0~238.255.255.255
2、发送端流程:
1、创建数据报套接字 int sockfd = （AF_INET,SOCK_DGRAM,0）;
2、设置组播地址和组播端口
#define PORT 8888
struct sockaddr_in multicast = {AF_INET};
multicast .sin_port = htons(PORT);
multicast .sin_addr.s_addr =inet_addr(“224.0.2.1”);
3、向设置组播地址和组播端口发送数据：
int len = sizeof(struct sockaddr_in);
sendto(sockfd,str,strlen(str),0,(struct sockaddr*)&(multicast)，len);
4、接收数据
recvfrom（）
5、关闭套接字
close（sockfd）;
3、接收端流程:
1、创建数据报套接字 int sockfd = （AF_INET,SOCK_DGRAM,0）;
2、绑定 INADDR_ANY ，组播端口到套接字
struct sockaddr_in multicast = {0};
multicast.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
//inet_pton(AF_INET,”0.0.0.0”,multicast.sin_addr.s_addr);
multicast.sin_port =htons(MULTIPORT)
bind（sockfd,(struct sockaddr*)&multicast,len）;
3、设置套接字IPPROTO_IP层的IP_ADD_MEMBERSHIP属性 setsockopt（）；
例子：
第一种：
struct in_addr multiaddr = {0};
multiaddr.s_addr = inet_addr(“224.0.2.1”);
struct in_addr localaddr = {0};
multiaddr.s_addr = inet_addr(“0.0.0.0”)；
struct ip_mreqn mreq = {
.imr_multiaddr = multiaddr,
.imr_address = localaddr,
.imr_ifindex = if_nametoindex (“ens33”)
};
第二种：
struct ip_mreqn mreq = {.imr_ifindex = if_nametoindex(“ens33”)};
inet_pton(AF_INET, “224.0.2.1”, &mreq.imr_multiaddr);
inet_pton(AF_INET, “0.0.0.0”, &mreq.imr_address);
setsockopt（sockfd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(struct ip_mreqn )）;
4、接收组播信息
recvfrom（）；
5、发送响应数据
sendto(sockfd,str,strlen(str),0,(struct sockaddr*)&peer，len);
6、关闭套接字；
组播通讯相关结构体
struct ip_mreqn {struct in_addr imr_multiaddr; /* IP multicast groupaddress */struct in_addr imr_address; /* IP address of localinterface */int imr_ifindex; /* interface index */};struct ip_mreq {struct in_addr imr_multiaddr; /* IP multicast groupaddress */struct in_addr imr_interface; /* IP address of localinterface */};
3.基于TCP协议的网络编程
套接字类型：
1、流式套接字 (SOCK_STREAM)
2、数据报套接字 (SOCK_DGRAM) 面向无连接
3、原始套接字 (SOCK_RAW)
1、服务器端
需要两种功能的套接字：
1）主要用于监听客户端连接；
2）主要用于和客户端进行数据收发；
操作流程：
1、创建套接字（流式）int sockl = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//监听客户端连接
备注：创建出的该套接字用于监听客户端连接；
2、绑定自身地址信息
len = sizeof(struct sockaddr_in);
struct sockaddr_in server = {AF_INET};
server.sin_port = htons(PORT);
inet_pton(AF_INET,argv[1],&server.sin_addr);
bind(sockl,(struct sockaddr*)&server,len);
3、开始监听
listen(sockl,5);
4、接收客户端连接
accept()；
5、发送数据给客户端
send()
6、从客户端接收数据
recv
7、关闭套接字
close（sockl）;
2、客户端
1.创建套接字（流式）int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)
2.连接服务器
len = sizeof(struct sockaddr_in);
struct sockaddr_in server = {AF_INET};
server.sin_port = htons(PORT);
inet_pton(AF_INET,argv[1],&server.sin_addr);
connect(sockfd,(struct sockaddr)&server,len);
3.发送数据给服务器
send（int, const void buff, size_t len, int flags）；
4.从服务器接收数据
recv（int, const void *buff, size_t len, int flags）；
5.关闭套接字
close（sockfd）；
4、基于TCP协议的并发服务器设计
1.socket + 多线程
设计思想：
1）让主线程用于接收客户端连接；
2）一旦接收某个客户端连接后，产生子线程，在子线程中和每个客户端进行数据的收发，
具体实现：
1.创建监听套接字；
2.绑定服务器端地址信息；
3.监听客户端连接；
4.实现一个while(1)循环；
5.在循环内，接收客户端连接；
6.一旦接收客户端连接，就创建一个子线程；
7.在线程函数中实现数据的收发，处理；
5、利用多路复用技术设计TCP并发服务器
多路复用技术核心：检测文件描述符状态，告知应用程序操作是否可以以非阻塞的方式进行；
多路复用技术应用于网络编程步骤：
服务器：
1、创建套接字
2、绑定服务器端地址信息
3、监听客户端连接
4、定义描述符集合并初始化
5、接收客户端连接
6、while（1）
7、添加0，通讯套接字 到描述符集合；
8、 调用select 函数，传递相应参数；
9、用 FD_ISSET 依次确定0，通讯套接字是否可读；
10、如果可读状态发生，则进行IO操作；如果获取的数据为quit 退出循环；
11、关闭套接字
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