socket编程（1）—— 一对一通信（本地IPC和网络）

一 网络基础知识

1 OSI七层协议模型

　　人和计算机之间交互分了7层(OSI 7层模型)：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表现层、应用层。

　　TCP/IP协议模型中，把应用、表现层和会话层合并为一个大应用层。

2 常见协议

HTTP，FTP，TCP，IP，UDP，收发email的协议

　　HTTP — 超文本传输协议(互联网)

　　FTP — 文件传输协议(上传和下载)

　　TCP — 传输控制协议(一般不翻译)

　　UDP — 用户数据报协议

　　IP — Internet协议

把一组相关的协议，叫做协议簇(族)。比如：TCP/IP

3 IP地址、子网掩码、端口

3.1 IP地址

　　IP地址就是计算机在网络中的地址，用4字节/6字节的整数表示，4字节的IPV4，6字节的IPV6。

　　IP地址 有两种常用的表示方法：

　　1.计算机底层是支持8位十六进制的32位整数(32位二进制)。

　　2.人更喜欢点分十进制表示方法，每个字节转成十进制，中间用.隔开， 叫做点分十进制192.168.1.1

　　两种表示方法底层其实是一样的，比如：

　　　　点分十进制 172.40.0.10

　　　　用十六进制可以写成 0xAC28000A

　　　　192.168.100.20 -> 0xC0A86414

　　查看IP地址的命令：

　　　　Windows用 ipconfig

　　　　Unix/Linux用 /sbin/ifconfig

　　IP地址又分四级：

　　　　a类 0

　　　　b类 10

　　　　c类 110

　　　　d类 1110

　　IP地址在网络中可以定位一台计算机。每个网卡在出厂时都有唯一的网卡地址，也叫mac地址(物理地址)，IP地址其实是对应网卡地址然后定位计算机。但IP地址和MAC的绑定是 不固定的。　

　

3.2 子网掩码　

子网掩码，主要用于判断是否一个网段。

比如：

　　IP地址： 166.111.160.1 与 166.111.161.45

　　子网掩码： 255.255.254.0

IP地址位与子网掩码，如果结果一样，就是同一网段。

166.111.160.1 & 255.255.254.0 = 166.111.160.0

166.111.161.45 & 255.255.254.0 = 166.111.160.0

3.3 端口

　　IP地址虽然可以找到计算机，但计算机如果不授权给你，你无法进行任何的操作。计算机用 端口 代表本机的某个进程，访问本机进程必须通过端口进行。

端口是16位的二进制的整数 0 — 65535，其中：

　　0-1023 基本不用，被系统松散的占用了，比如：

　　　　80 HTTP的端口(可以改)

　　　　21 FTP端口 23 TELNET端口

　　1024 — 48000+ 可用端口，某些软件安装后会占用某些特定端口，比如：

　　　　1521 Oracle的监听端口

　　　　8080 Oracle的Http Server

　　　　7001 weblogic服务器占用的端口(Java 服务器)

　　　　 ……

　　48000+ —– 65535 不稳定端口，随时可能被系统拿去做临时的端口

二 socket网络编程

　　网络编程就是用IP地址定位计算机，用端口定位对应的进程。

　　socket 本意就是插座，翻译成套接字。网络编程就是socket编程。

　　网络编程发展到现在，涵盖的内容已经非常完善，c提供了比较完整的函数和变量支持。

　　网络通信包括 一对一(点对点)， 一对多。一对一分为本地通信(IPC)和网络通信。本地通信(两个本地进程) 使用 socket文件做交互媒介，后缀是 .sock，类型为s

　　整数在存储时，本机有两种可能性，从低字节到高字节和从高字节到低字节，就是所谓的小端格式和大端格式，但在网络中，字节顺序是唯一的。因此，本机字节顺序和网络字节顺序有可能不一致，htons函数用于整数的本机器格式转网络。

1 一对一通信

一对一通信步骤：

1 服务端

1.1 创建一个socket，函数socket()可以创建socket，返回socket描述符。

　　int socket(int domain, int type, int protocol)

　　参数domain: 域 用于选择协议簇，本地通信/网络

　　AF_UNIX/ AF_LOCAL/ AF_FILE —- 本地通信

　　AF_INET —- 网络通信(IPV4)

　　AF_INET6 —- 网络通信(IPV6)

　　注：AF换成PF也是一样的

　　参数type： 选择通信方式，同时圈定协议

　　 SOCK_STREAM — 数据流，针对TCP协议

　　SOCK_DGRAM — 数据报，针对UDP协议

（数据流数据传送的过程中不间断，数据报在数据传送的过程中将数据打包，分别针对不同的协议TCP和UDP）

　　参数protocol基本用不到，因为协议前面的2个参数已经确定了，一般给0即可。

　　函数返回 socket描述符，失败返回-1，socket文件描述符用法和文件描述符一样。

1.2 准备通信地址(本地是文件/网络是IP+端口)

通信地址有三个结构组成：

　　struct sockaddr{

　　　　int sa_family; //协议簇

　　　　char sa_data[];//通信地址

　　};

这个结构里面的成员无需记忆，因为这个结构只用来做函数参数类型，从不用来储存数据。这个结构的类型用于兼容 本地通信地址和网络通信地址。

　　本地通信地址用：

#include <sys/un.h>
struct sockaddr_un{
int sun_family;//协议簇 ，和domain保持一致
char sun_path[];//带路径的socket文件名
};

　　网络通信地址用：

#include<netinet/in.h>
struct sockaddr_in{
int sin_family;
short sin_port;//端口号
struct in_addr sin_addr;//IP地址
};
struct in_addr{
in_addr_t s_addr;
};

1.3 绑定socket和通信地址

bind(int sockfd, addr, sizeof(addr))

1.4 读写(通信) — read write

1.5 关闭 —- close

2 客户端

　　2.1 创建socket

　　2.2 准备通信地址，如果是网络，准备的是服务器通信地址。

　　2.3 链接服务器，函数connect()，用法和bind()完全一样

　　2.4 通信 – 和服务端要交叉进行。

　　2.5 关闭

　　一对一本地通信：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>

int main(){
int sockfd = socket(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd==-1) perror("socket"),exit(-1);
struct sockaddr_un addr;
addr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(addr.sun_path,"a.sock");
int res = bind(sockfd,
(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
if(res==-1) perror("bind"),exit(-1);
printf("绑定成功\n"); char buf[100] = {};
res = read(sockfd,buf,100);
printf("读到了%d字节，内容：%s\n",res,buf);
close(sockfd);
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>

int main(){
int sockfd = socket(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd==-1) perror("socket"),exit(-1);
struct sockaddr_un addr;
addr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(addr.sun_path,"a.sock");
int res = connect(sockfd,
(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
if(res==-1) perror("connect"),exit(-1);
printf("连接成功\n");
write(sockfd,"hello",5);
close(sockfd);
}

　　网络通信地址结构中的sin_addr是十六进制方式。点分十进制转换十六进制的函数 inet_addr()。

　　一对一网络通信：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>//
#include <arpa/inet.h>
int main(){
int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//
if(sockfd==-1) perror("socket"),exit(-1);
struct sockaddr_in addr;//
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(2222);//本机转网络
addr.sin_addr.s_addr = //点分十进制转
inet_addr("172.40.0.10");//十六进制
int res = bind(sockfd,
(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
if(res==-1) perror("bind"),exit(-1);
printf("绑定成功\n"); char buf[100] = {};
res = read(sockfd,buf,100);
printf("读到了%d字节，内容：%s\n",res,buf);
close(sockfd);
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(){
int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd==-1) perror("socket"),exit(-1);
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(2222);//连接端口
addr.sin_addr.s_addr = //都是服务器的
inet_addr("172.40.0.10");//改成连接IP
int res = connect(sockfd,
(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
if(res==-1) perror("connect"),exit(-1);
printf("连接成功\n");
write(sockfd,"hello",5);
close(sockfd);
}