网络编程

2021-09-24 21:29:12

网络编程：是按网络互联的不同计算机上运行的程序进行数据的交换

网络编程的三个要素
IP地址：(InetAddress)网络中设备的标识，不易记忆，可用主机名
InetAddress类的介绍：
作用：为了方便我们对IP地址进行获取和操作

       常见的功能：
       	    public String getHostAddress()//获取IP   
            public String getHostName()//获取主机名

IP的概述：所谓的IP就是给每个连接在Internet上的分配一个32位的地址
IP的组成： IP地址=网络地址+主机地址
IP地址的分类：

A类IP地址:第一段号码为网络地址，剩下的三段号码为本地计算机的号码
B类IP地址:前二段号码为网络地址，剩下的二段号码为本地计算机的号码
C类IP地址:前三段号码为网络地址，剩下的一段号码为本地计算机的号码

端口号：用于标示进程的逻辑地址，不同的进程标示；
端口的分类：物理端口和逻辑端口

物理端口：网卡口
逻辑端口：就是我们网络编程所用的

    a:每个网络程序都会有一个逻辑端口
    b:用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识
    c:有效端口：0~65535（两个字节），其中0~1023系统使用或保留端口。

端口号的作用：

一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等
这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。
实际上是通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的。
端口提供了一种访问通道，
服务器一般都是通过知名端口号来识别的。例如，对于每个TCP/IP实现来说，FTP服务器的TCP端口号都是21，每个Telnet服务器的TCP端口号都是23，每个TFTP(简单文件传送协议)服务器的UDP端口号都是69。

传输协议：UDP和TCP

TCP/UDP对比:

TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

字节序

Little endian 小端字节序
Big endian 大端字节序

网络字节序=大端字节序

socket服务器和客户端的开发步骤

API介绍

指定讲“汉语”（连接协议）

2.准备好地址

地址转换API

int inet_aton(const char* straddr,struct in_addr *addrp);
把字符串形式的“192.168.1.123”转为网络能识别的格式

char* inet_ntoa(struct in_addr inaddr);
把网络格式的ip地址转为字符串形式

监听
连接

数据收发

客户端的connect函数

socket服务端代码实现：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
//socket
int s_fd;

s_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(s_fd==-1){
    perror("socket");
    exit(-1);
}

struct sockaddr_in s_addr;
s_addr.sin_family=AF_INET;
s_addr.sin_port=htons(7878);// 返回网络字节序的值
inet_aton("192.168.175.128",&s_addr.sin_addr);//把字符串形式的“192.168.1.123”
                                //转为网络能识别的格式


//bind
bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));

//listen
listen(s_fd,10);
//accept
int c_fd=accept(s_fd,NULL,NULL);
//read
//write

while(1);
return 0;

}

结果：

socket服务端代码实现（用window的cmd代替客户端）：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
//socket
int s_fd;
int n_read;
char readbuf[128]
char *msg=“I get your connnext”;

struct sockaddr_in s_addr;
struct sockaddr_in c_addr;

memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));

s_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(s_fd==-1){
    perror("socket");
    exit(-1);
}

s_addr.sin_family=AF_INET;
s_addr.sin_port=htons(7878);// 返回网络字节序的值
inet_aton("192.168.175.128",&s_addr.sin_addr);//把字符串形式的“192.168.1.123”
                                //转为网络能识别的格式


//bind
bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));

//listen
listen(s_fd,10);
//accept
int clen=sizeof(struct sockaddr_in);
int c_fd=accept(s_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,&clen);
//read
n_read=read(c_fd,readbuf,128);
if(n_read==-1){
    perror("read");
}else{
    printf("get message:%d,%s\n",n_read,readbuf);
}
//write
write(c_fd,msg,strlen(msg));
while(1);
return 0;

}

cmd：
telnet 192.168.175.128 7878

结果：

客户端：

代码：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
//socket
int c_fd;
int n_read;
char readbuf[128];
char *msg=“msg from client”;

struct sockaddr_in c_addr;

memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));

c_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(c_fd==-1){
    perror("socket");
    exit(-1);
}

c_addr.sin_family=AF_INET;
c_addr.sin_port=htons(7878);// 返回网络字节序的值
inet_aton("192.168.175.128",&c_addr.sin_addr);//把字符串形式的“192.168.1.123”
                                //转为网络能识别的格式

//connext
int a;
a=connect(c_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,sizeof(struct sockaddr));
if(a==-1){
    perror("connext");
    exit(-1);
}
//send
write(c_fd,msg,strlen(msg));

//read
n_read=read(c_fd,readbuf,128);
if(n_read==-1){
    perror("read");
}else{
    printf("get message from serve:%d,%s\n",n_read,readbuf);
}
while(1);
return 0;

}

联机结果：

客户端和服务端互相发消息代码：

服务端：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char **argv) {
// socket
int s_fd;
int c_fd;
int n_read;
char readbuf[128];
char msg[128] = {0};
// char *msg = “I get your connnext”;

struct sockaddr_in s_addr;
struct sockaddr_in c_addr;

if (argc != 3) {

    printf("param is not good\n");
    exit(-1);
}

memset(&s_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&c_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));

s_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (s_fd == -1) {
    perror("socket");
    exit(-1);
}

s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));  // 返回网络字节序的值
inet_aton(argv[1], &s_addr.sin_addr);  //把字符串形式的“192.168.1.123”
                                       //转为网络能识别的格式

// bind
bind(s_fd, (struct sockaddr *)&s_addr, sizeof(struct sockaddr_in));

// listen
listen(s_fd, 10);
// accept

int clen = sizeof(struct sockaddr_in);
while (1) {
    c_fd = accept(s_fd, (struct sockaddr *)&c_addr, &clen);
    if (c_fd == -1) {
        perror("accept");
    }
    printf("get connect:%s\n", inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
    // read
    if (fork() == 0) {
        if (fork() == 0) {
            while (1) {
                memset(msg, 0, sizeof(msg));
                printf("input:\n");
                gets(msg);
                // write
                write(c_fd, msg, strlen(msg));
            }
        }
        while (1) {
            memset(readbuf,0,sizeof(readbuf));
            n_read = read(c_fd, readbuf, 128);
            if (n_read == -1) {
                perror("read");
            } else {
                printf("get message:%d,%s\n", n_read, readbuf);
            }
        }
        break;
    }
}

return 0;

}

客户端：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char **argv) {
// socket
int c_fd;
int n_read;
char readbuf[128];
// char *msg=“msg from client”;
char msg[128] = {0};
struct sockaddr_in c_addr;
if (argc != 3) {

    printf("param is not good\n");
    exit(-1);
}

memset(&c_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));

c_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (c_fd == -1) {
    perror("socket");
    exit(-1);
}

c_addr.sin_family = AF_INET;
c_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));  // 返回网络字节序的值
inet_aton(argv[1], &c_addr.sin_addr);  //把字符串形式的“192.168.1.123”
                                       //转为网络能识别的格式

// connext
int a;
a = connect(c_fd, (struct sockaddr *)&c_addr, sizeof(struct sockaddr));
if (a == -1) {
    perror("connext");
    exit(-1);
}
while (1) {
    if (fork() == 0) {
        while (1) {
            printf("input :\n");
            memset(msg, 0, sizeof(msg));
            gets(msg);
            // send
            write(c_fd, msg, strlen(msg));
        }
    }
    while (1) {
        // read
        memset(readbuf,0,sizeof(readbuf));
        n_read = read(c_fd, readbuf, 128);
        if (n_read == -1) {
            perror("read");
        } else {
            printf("get message from serve:%d,%s\n", n_read, readbuf);
        }
    }
}

return 0;

}

结果：

服务器自动回复解决多个客户端竞争资源代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char **argv) {
// socket
int s_fd;
int c_fd;
int n_read;
char readbuf[128];
char msg[128] = {0};
int mark=0;//没有初始化会数据溢出
// char *msg = “I get your connnext”;

struct sockaddr_in s_addr;
struct sockaddr_in c_addr;

if (argc != 3) {

    printf("param is not good\n");
    exit(-1);
}

memset(&s_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&c_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));

s_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (s_fd == -1) {
    perror("socket");
    exit(-1);
}

s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));  // 返回网络字节序的值
inet_aton(argv[1], &s_addr.sin_addr);  //把字符串形式的“192.168.1.123”
                                       //转为网络能识别的格式

// bind
bind(s_fd, (struct sockaddr *)&s_addr, sizeof(struct sockaddr_in));

// listen
listen(s_fd, 10);
// accept

int clen = sizeof(struct sockaddr_in);
while (1) {
    c_fd = accept(s_fd, (struct sockaddr *)&c_addr, &clen);
    if (c_fd == -1) {
        perror("accept");
    }
    printf("get connect:%s\n", inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
    mark++;
    // read
    if (fork() == 0) {
        if (fork() == 0) {
            while (1) {
                sprintf(msg,"welcome to NO.%d client\n",mark);
                // write
                write(c_fd, msg, strlen(msg));
                sleep(3);
            }
        }
        while (1) {
            memset(readbuf,0,sizeof(readbuf));
            n_read = read(c_fd, readbuf, 128);
            if (n_read == -1) {
                perror("read");
            } else {
                printf("get message:%d,%s\n", n_read, readbuf);
            }
        }
        break;
    }
}

return 0;

}

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socket服务器和客户端的开发步骤

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