TCP协议
客户端client 服务端server
创建tcp类型套接字 创建tcp类型套接字
绑定 绑定
连接服务器 监听
收发数据 接受连接请求
关闭 收发数据
关闭
A类地址：网络号占1个字节，主机号占3个字节，并且网络号第一个二进制必须是0，取值范围：0.xx.xx.xx到127.xx.xx.xx
B类地址：网络号占2个字节，主机号占2个字节，并且网络号最前面两个二进制必须是10，取值范围：128.0.xx.xx到191.255.xx.xx
C类地址：网络号占3个字节，主机号占1个字节，并且网络号最前面三个二进制必须是110，取值范围：192.0.0.xx到224.255.255.xx
D类地址：不区分网络号和主机号，属于UDP组播专用地址，只要求前面四个二进制是1110，取值范围：224.xx.xx.xx到239.xx.xx.xx
注意：主机号全部为0不使用，全部为1表示广播地址
1、创建套接字
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
返回值:成功返回值套接字的文件描述符 失败 -1
参数:domain -->地址协议类型,常用的有：
AF_INET或者PF_INET -->ipv4地址
AF_INET6或者PF_INET6 -->ipv6地址
AF_UNIX或者PF_UNIX或者AF_LOCAL -->unix本地域套接字
type -->你创建的套接字类型
tcp套接字(流式套接字/数据流套接字) --> SOCK_STREAM
udp套接字(数据报套接字) --> SOCK_DGRAM
protocol -->扩展协议,默认设置为0
2、绑定ip和端口号
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
返回值:成功 0 失败 -1
参数:socket-->套接字
struct sockaddr--> 通用地址结构体,兼容ipv4和ipv6
{
sa_family_t sa_family;-->存放地址协议类型
char sa_data[14];-->存放ip和端口号
}
struct sockaddr_in --> ipv4地址结构体
{
unsigned short sin_family; -->存放地址协议类型AF_INET或者AF_INET6
unsigned short int sin_port; -->端口号
struct in_addr sin_addr; -->绑定自己的ip地址
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;
}
unsigned char sin_zero; -->充数的,打酱油的,为了跟通用地址结构体大小保持一致
}
struct sockaddr_in6 -->ipv6地址结构体
{
sa_family_t sin6_family; // 地址族
u_int16_t sin6_port; // 端口号
struct in6_addr sin6_addr; // IPv6地址结构体
struct in6_addr
{
unsigned char sa_addr[16]; // IPv6地址
};
u_int32_t sin6_flowinfo; // 流信息
u_int32_t sin6_scope_id; // scope ID
};
address_len -->地址结构体的大小
3、ip和端口号的转换
大小端:
大端序:数据的高字节存放在低地址,低字节存放在高地址
小端序:数据的高字节存放在高地址,低字节存放在低地址
ubuntu系统:小端序存放,称之为主机字节序
网络上的数据:大端序存放,称之为网络字节序
将主机字节序转换成网络字节序
转换ip:
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
返回值:大端序ip 失败 -1
参数:cp -->小端序ip,点分十进制格式的ip
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
转换端口号:
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);//某些特定情况下转换ip
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
规律:h -->host
n -->network
l -->long 跟ip转换有关
s -->short 跟端口转换有关
将网络字节序转换成主机字节序
转换ip:
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
const char *inet_ntop(int af, const void *src,char *dst, socklen_t size);
参数:af -->地址协议 AF_INET
src -->存放你要转换的网络字节序ip
dst -->存放转换好的主机字节序ip
size -->ip地质大小
转换端口号:
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
4、连接
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int connect(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);
参数:address -->存放对方的ip和端口号
address_len -->地址结构体的大小
5、监听(待机)
int listen(int socket, int backlog);
参数:backlog -->同时能够接受的最大客户端连接数量
listen(tcpsock,7);
6、接受连接请求
int accept(int socket, struct sockaddr *restrict address,socklen_t *restrict address_len);
返回值:成功 新的套接字用于等一会收发信息 失败 -1（要产生新的套接字,主要是为了区分不同客户端的连接）
参数:address -->存放连接服务器的那个客户端的ip和端口
address_len -->地址结构体的大小
特点:在没有客户端连接服务器的时候,服务器阻塞在accept（主要是阻塞在socket上）
当有客户端成功连接服务器的时候,会解除accept阻塞,产生新套接字
7、收发信息
ssize_t send(int socket, const void *buffer, size_t length, int flags);
返回值:length是多少,就返回多少
参数:flags -->默认设置0
length-->发送字节数
ssize_t recv(int socket, void *buffer, size_t length, int flags); 返回值:跟send有关
参数:flags -->默认设置0
-->MSG_WAITALL -->recv会一直等待length个字节的数据全部接收完毕才退出
三种情况
情况一: 成功 大于0
情况二: 等于0,表示客户端或者服务器断开连接了
情况三: -1 失败
特点:正常情况下,收不到消息阻塞,但是如果客户端或者服务器断开连接,不阻塞,然后返回0
8、遇到的问题
问题一: 绑定失败!: Address already in use
原因:你退出程序的时候,使用的端口号并不是立马就释放掉了,会延时一段时间(不同系统,时间不一样)，导致你再次运行程序,提示绑定失败
解决方案:
第一种:更换新的端口号,通过主函数传参更换
第二种:取消端口号绑定限制（设置套接字的属性）
int setsockopt(int socket,int level,int option_name,void *option_value,socklen_t option_len);
参数:level -->SOL_SOCKET
option_name -->SO_REUSEADDR //取消端口号绑定限制
-->SO_BROADCAST //设置udp广播
option_value
option_len
int on=1;
例如: setsockopt(tcpsock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
问题二: 服务器突然断开,导致客户端疯狂打印,不阻塞了
原因:recv正常情况下,收不到消息阻塞,但是如果客户端或者服务器断开连接,不阻塞,然后返回0
UDP协议
udp客户端 udp服务端
创建udp套接字 创建udp套接字
bind() bind()
收发信息 收发信息
关闭 关闭
1、收发信息
ssize_t sendto(int socket,void *message,size_t length,int flags,struct sockaddr *dest_addr,socklen_t dest_len);
返回值:length是多少,就返回多少
参数:dest_addr -->存放目标ip和端口号
ssize_t recvfrom(int socket, void *buffer,size_t length,int flags, struct sockaddr *address,socklen_t *address_len);
返回值:跟recv差不多，但是重要区别是:recv函数断开连接就不会阻塞,返回0，recvfrom函数一直阻塞
参数:address -->存放对方的ip和端口号
2、udp的广播和组播
第一个:广播(很简单)
思路:
发送端 接收端
socket() socket()
bind()//不可以使用具体的ip bind()//必须使用系统定义的宏INADDR_ANY
使用系统定义的宏INADDR_ANY
设置套接字的属性为可以广播 recvfrom()
sendto()//必须使用广播地址 close()
close()
第二个:组播
发送端 接收端
socket() socket()
bind()//不可以使用具体的ip bind()//必须使用系统定义的宏INADDR_ANY
使用系统定义的宏INADDR_ANY 将接收端添加到组播组
设置套接字的属性为可以广播 recvfrom()
sendto()//必须使用组播地址(D类地址) close()
总结：TCP和UDP区别
tcp面向连接的,可靠的通信方式
面向连接:表面上理解connect() accept()
深层次理解tcp连接过程中的三次握手(tcp协议的底层原理)，tcp断开连接的时候:四次握手
三次握手是发生在客户端连接服务器的时候,双方通过三次握手,相互确认了连接关系
可靠:支持错误重传,不会丢包
tcp可以一口气发送的字节数远远大于udp,100万字节都行
用途:用于通信质量要求高的场合
udp无连接的,不可靠的通信方式(相对于tcp)
不可靠:丢失数据包,出错了也不会重传，udp一口气大概5万个字节左右
用途:视频点播
多路复用：监测多个IO口的数据流向（检测文件描述符的状态改变：读状态（读就绪）、写状态（写就绪）、异常状态（异常就绪））
多路复用的一般套路：
第一步:想清楚你究竟要监测哪些文件描述符
第二步:将所有你要监测的文件描述符添加到集合中
第三步:调用select监测集合中的文件描述符的状态改变
你要监测哪种状态,传参的时候写入到对应位置就行了
第四步:判断是否真的发生了想要监测的状态改变，调用FD_ISSET()来判断
1、文件描述符监测
#include <sys/select.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);//监测多个文件描述符的状态改变
返回值:成功 >0
失败 -1
超时 0
参数:nfds -->你要监测的文件描述符集合中最大的那个文件描述符值+1
readfds -->监测文件描述符集合中所有文件描述符的读状态(是否有数据可读)
writefds -->监测文件描述符集合中所有文件描述符的写状态(是否有数据可写)
errorfds -->监测文件描述符集合中所有文件描述符的异常状态
timeout -->超时 第一种情况:设置NULL表示永远等待
第二种情况:设置为某个具体值,依照具体值等待,超过时间就退出监测
struct timeval
{
tv_sec; //秒
tv_usec; //微秒
}
重点:select监测多个文件描述符的状态改变,如果某个文件描述符发生了状态改变,那么其他没有发生状态改变的文件描述符会被自动从集合中剔除
select如果没有监测到想要的状态改变,会阻塞
2、操作文件描述符集合的函数
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); //将fd从集合中删除
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);//判断fd是否在集合 是成员 返回非零
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);//将fd添加到集合中
void FD_ZERO(fd_set *fdset);//清空集合
注意:当select需要监测多个文件描述符的时候 ,每次监测都要将所有的文件描述符添加一遍
每次调用select的时候保证第一个参数是最大的文件描述符+1
3、poll()
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout);//也是可以检测文件描述符的状态
返回值: 成功 > 0
失败 -1
超时 0
参数:struct pollfd
{
fd; //存放你要监测的文件描述符
events; //决定你是想要监测读就绪,写就绪还是异常就绪
POLLRDNORM或者POLLIN --->读就绪
POLLWRNORM或者POLLOUT --->写就绪
POLLERR --->异常就绪
revents;//判断是否发生你想要的状态改变
例如: 判断是否读就绪
if(fds[0].revents&POLLIN) //说明发生了读就绪
{
}
}
nfds -->表明结构体数组中成员个数
timeout -->超时 毫秒
-1 永远等待
poll和select的区别:
poll不会将结构体数组中状态没有改变的文件描述符剔除
获取网络上的时间和天气
问题一: 网站的ip和端口号如何得到??
方法一:例如：进入到百度，按F12，接着按F5，点击第一个header
方法二:调用linux提供函数解析
#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname(const char *name);
返回值:struct hostent
{
char *h_name; 官方名字
char **h_aliases; 别名
int h_addrtype; 地址协议类型 AF_INET
int h_length; 地址结构体大小
char **h_addr_list; 具体的ip地址
}
参数:name --->网站的域名 www.baidu.com
问题二:寻找网上免费提供的天气,时间接口
http://www.sojson.com/open/api/weather/json.shtml?city=广州 //天气
ip地址 183.131.24.37
端口号 443
http://api.k780.com:88/?app=life.time&appkey=10003&sign=b59bc3ef6191eb9f747dd4e83c99f2a4&format=json //时间
ip地址 139.199.7.215
端口号 88
域名：www.sojson.com
连接字符：/open/api/weather/json.shtml?city=广州
发如下指令给网页服务器
strcpy(cmd,"GET /open/api/weather/json.shtml?city=广州 HTTP/1.1\r\n");
strcat(cmd,"Host: www.sojson.com\r\n\r\n");
例如：
strcpy(cmd,"GET /?app=life.time&appkey=10003&sign=b59bc3ef6191eb9f747dd4e83c99f2a4&format=json HTTP/1.1\r\n");
strcat(cmd,"Host: api.k780.com:88\r\n\r\n");
ret=send(tcpsock,cmd,strlen(cmd),0); //发送指令给服务器
recv(tcpsock,timebuf,1024,0);//马上接收服务器反馈的信息