linux高级编程（OSI/TCP）

OSI七层模型：

OSI 模型 --> 开放系统互联模型 --> 分为7层：
理想模型 --> 尚未实现

1.应用层 QQ
       应用程序的接口
       2.表示层加密解密 gzip
       将接收的数据进行解释（机器->人）
       3.会话层网络断开，连接状态，keep-close keep-alive
       通信双方管理会话
       4.传输层：tcp udp 协议文件视频，音频
       控制数据传输节奏
       5.网络层ip NAT
           实现数据从源经过多条链路到目的地的转发
       6.链路层交换机数据的格式化帧校验
       将电信号封装，建立数据链路，实现点对点数据传输
       7.物理层：100Mb/8 Gbits 100MB 同轴电缆 10Gb 2.4G 5G
       可通过物理介质传播的电信号

TCP/IP模型：

TCP/IP模型 --> 网际互联模型 --> 分为4层：
实用模型 --> 工业标准

        1.应用层 ---> 应用程序（用户与应用程序的接口）
       2.传输层 ---> 端口号tcp udp （流量传输控制，可靠性）
       3.网络层 ---> IP 地址（流量路由->地址解析，发送数据）（流量，互联网传播的数据量）
       4.接口层 ---> 网卡驱动 1GB（连结互联网的基础设施）

网络基础

IP地址 = 网络位 + 主机位
010 3333344444

IP地址的分类: 点分十进制 ipv4（4字节（32位）数据，42亿个地址，已耗尽）
ipv6（16字节（128位）数据，地址很多，未耗尽

A类:   超大规模性网络
                   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类:   大中规模型网络
       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类:   中小规模型网络
       192.0.0.0 - 223.255.255.255
       255.255.255.0
       私有:
       192.168.0.0 - 192.168.255.255
       静态路由
       192.168.0.0
       192.168.0.1 网关
       192.168.0.255

D类: 组播和广播（广播：所有用户都能传播，组播：某个小范围组内能传播）

（无子网掩码）
       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 网关
       192.168.1.255 广播

E类: 实验

（无子网掩码）
240.0.0.0 - 255.255.255.255

子网掩码：1代表网络部分，0代表主机部分

C 类网络：
   ip地址的前三组是网络地址，第四组是主机地址。
   二进制的最高位必须是： 110xxxxx开头
   十进制表示范围： 192.0.0.0 -223.255.255.255
   默认网络掩码： 255.255.255.0
   网络个数： 2^24 个约 209 万个
   主机个数： 2^8 个 254 个+2 --> 1个是网关（网络地址.0 的下一个地址.1）另1个是广播（.255最后一个地址）
   私有地址： 192.168.x.x 局域网地址。

网络接口

1、socket 套接字 --> BSD socket --> 用于网络通信的一组接口函数。socket api application interface --> 进程到进程 --> 实现主机到主机通信

2、ip+port 地址+端口===》地址用来识别主机
端口用来识别应用程序

port分为TCP port / UDP port 范围都是： 1-65535（2^16，两个byte）
约定1000 以内的端口为系统使用。

网络字节序

--> 大端排序（高位数据放在高地址处）（高地址：值较大的地址）

--> 主机 --> 小端（高位数据放在低地址处）（从小往大走）

数字转换函数：
#include <arpa/inet.h>
   主机转网络：uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
   ipv4 192.168.0.1 1~65535
               uint16_t htons(uint16_t hostshort);
   网络转主机：host to net long
               net to host
               uint32_t ntohl(uint32_t netlong); //对应16位转换与32位转换
               uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

主机转网络：in_addr_t inet_addr(const char *cp);
inet_addr("192.168.1.20");
网络转主机：char *inet_ntoa(struct in_addr in);

字符串转换函数：
   #include <sys/socket.h>
   #include <netinet/in.h>
   #include <arpa/inet.h>

   主机转网络：in_addr_t inet_addr(const char *cp);
   cli.sin_addr
   inet_addr("192.168.1.20");
   网络转主机：char *inet_ntoa(struct in_addr in);

收发数据

1、模式 C/S 模式 --> 服务器/客户端模型（client/server）

server:socket()-->bind()--->listen()-->accept()-->recv()-->close()
创建套接字-->关联接口地址-->等待连接-->提取连接-->收、发-->关闭
client:socket()-->connect()-->send()-->close();
创建套接字-->连接-->收、发-->关闭

socket（）

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：程序向内核提出创建一个基于内存的套接字描述符

参数：domain 地址族，PF_INET（协议族） == AF_INET（地址族，IPv4） ==>互联网程序
                   PF_UNIX == AF_UNIX ==>单机程序
   type 套接字类型：
           SOCK_STREAM 流式套接字 ===》TCP
           SOCK_DGRAM 用户数据报套接字===>UDP
           SOCK_RAW 原始套接字 ===》IP
   protocol 协议 --> 0 表示自动适应应用层协议。

返回值：成功返回申请的套接字id
失败 -1；

bind（）

2、int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr,
socklen_t addrlen);
功能：如果该函数在服务器端调用，则表示将参数1相关
的文件描述符文件与参数2 指定的接口地址关联，
用于从该接口接受数据。

   如果该函数在客户端调用，则表示要将数据从
   参数1所在的描述符中取出并从参数2所在的接口
   设备上发送出去。

   注意：如果是客户端，则该函数可以省略，由默认
   接口发送数据。
参数：sockfd 之前通过socket函数创建的文件描述符，套接字id
   my_addr 是物理接口的结构体指针。表示该接口的信息。

   struct sockaddr 通用地址结构
   {
       u_short sa_family; 地址族
       char sa_data[14]; 地址信息
   };

   转换成网络地址结构如下：
   struct _sockaddr_in ///网络地址结构
   {
       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: 参数2 的长度。
返回值：成功 0
失败 -1；

bind传参要进行强转,在实际使用中，struct sockaddr过于底层，不方便处理，而struct sockaddr_in专门用于IPv4地址，所以一般用struct sockaddr_in来定义

#typedef struct sockaddr * (SA);

struct sockaddr_in ser;
int ret = bind(sockfd,(SA)&ser,sizeof(ser));

一般bind的操作为：

struct sockaddr_in ser,cli;
bzero(&ser,sizeof(ser));
bzero(&cli,sizeof(cli));
// 大小端转化 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);
}

listen（）

3、 int listen(int sockfd, int backlog);
功能：在参数1所在的套接字id上监听等待链接。
   参数：sockfd 套接字id
       backlog 允许链接的个数。
   返回值：成功 0
   失败 -1；

accept（）

4、int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,
               socklen_t *addrlen);
功能：从已经监听到的队列中取出有效的客户端链接并
        接入到当前程序。
参数：sockfd 套接字id
    addr 如果该值为NULL ，表示不论客户端是谁都接入。
          如果要获取客户端信息，则事先定义变量
           并传入变量地址，函数执行完毕将会将客户端
           信息存储到该变量中。
       addrlen：参数2的长度，如果参数2为NULL，则该值
                  也为NULL；
               如果参数不是NULL，&len;
               一定要写成len = sizeof(struct sockaddr);
返回值：成功返回一个用于通信的新套接字id；
           从该代码之后所有通信都基于该id

失败 -1；

接收函数/发送函数

  read（）/write () ///通用文件读写，可以操作套接字。
  recv(,0) /send(,0) ///TCP 常用套机字读写
  recvfrom()/sendto() ///UDP 常用套接字读写

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len,
int flags);
功能：从指定的sockfd套接字中以flags方式获取长度
   为len字节的数据到指定的buff内存中。
参数：sockfd
       如果服务器则是accept的返回值的新fd
       如果客户端则是socket的返回值旧fd
   buff 用来存储数据的本地内存，一般是数组或者
   动态内存。
   len 要获取的数据长度
   flags 获取数据的方式，0 表示阻塞接受。

返回值：成功表示接受的数据长度，一般小于等于len
失败 -1；

close（）

6、close() ===>关闭指定的套接字id；

客户端：

connect（）

1、int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
功能：该函数固定有客户端使用，表示从当前主机向目标
        主机发起链接请求。
参数：sockfd 本地socket创建的套接子id
    addr 远程目标主机的地址信息。
       addrlen: 参数2的长度。
返回值：成功 0
失败 -1；