一、TCP、IP概述

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1、tcp/ip 模型 4 層

• 應用層{ http 超文本傳輸協(xié)議 ?ftp 文件傳輸協(xié)議 ?telnet 遠程登錄 ?ssh 安全外殼協(xié)議 ?stmp 簡單郵件發(fā)送、pop3 收郵件}
• 傳輸層{ tcp 傳輸控制協(xié)議, ?udp 用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議}
• 網(wǎng)絡層{ip 網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議 icmp 網(wǎng)絡控制消息協(xié)議 igmp 網(wǎng)絡組管理協(xié)議}
• 網(wǎng)絡接口層{arp 地址轉換協(xié)議,rarp 反向地址轉換協(xié)議， mpls 多協(xié)議標簽交換}
• TCP 協(xié)議： 傳輸控制協(xié)議 面向連接的協(xié)議 能保證傳輸安全可靠 速度慢（有 3 次握手）
• UDP 協(xié)議： 用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議 非面向連接 速度快 不可靠
• 通常是 ip 地址后面跟上端口號： ip 用來定位主機 port 區(qū)別應用（進程） ?http 的端口號 80 ssh-->22 telnet-->23 ftp-->21 用戶自己定義的通常要大于 1024

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2、 TCP/IP 協(xié)議族的每一層的作用

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• 網(wǎng)絡接口層： 負責將二進制流轉換為數(shù)據(jù)幀， 并進行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收。要注意的是數(shù)據(jù)幀是獨立的網(wǎng)絡信息傳輸單元。
• 網(wǎng)絡層： 負責將數(shù)據(jù)幀封裝成 IP 數(shù)據(jù)報， 并運行必要的路由算法。
• 傳輸層： 負責端對端之間的通信會話連接和建立。 傳輸協(xié)議的選擇根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式而定。
• 應用層： 負責應用程序的網(wǎng)絡訪問， 這里通過端口號來識別各個不同的進程。

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3、 TCP協(xié)議

?????TCP 是 TCP/IP 體系中面向連接的運輸層協(xié)議， 它提供全雙工和可靠交付的服務。 它采用許多機制來確保端到端結點之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸， 如采用序列號、 確認重傳、 滑動窗口等。

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• 三次握手協(xié)議

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4、協(xié)議的選擇

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?????對數(shù)據(jù)要求高可靠性的應用需選擇 TCP 協(xié)議， 如驗證、 密碼字段的傳送都是不允許出錯的， 而對數(shù)據(jù)的可靠性要求不那么高的應用可選擇 UDP 傳送。

?????TCP 協(xié)議在傳送過程中要使用三次握手、重傳確認等手段來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?使用 TCP 協(xié)議會有較大的時延， 因此不適合對實時性要求較高的應用， 如 VOIP、 視頻監(jiān)控等。 相反， UDP 協(xié)議則在這些應用中能發(fā)揮很好的作用。

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二、網(wǎng)絡的相關概念

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1、套接字

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? ? ?網(wǎng)絡通信，歸根到底還是進程間的通信（不同計算機上的進程間通信）。網(wǎng)絡地址，即IP 地址只能確定進程所在的計算機，而一臺計算機上很可能同時運行著多個進程，所以僅憑網(wǎng)絡地址還不能確定到底是和網(wǎng)絡中的哪一個進程進行通信， 因此套接口中還需要包括其他的信息， 也就是端口號（PORT） 。一個端口號一次只能分配給一個進程，使用端口號和網(wǎng)絡地址的組合可以唯一的確定整個網(wǎng)絡中的一個網(wǎng)絡進程。

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? ? ?例如， 如網(wǎng)絡中某一臺計算機的 IP 為 10.92.20.160， 操作系統(tǒng)分配給計算機中某一應用程序進程的端口號為 1500， 則此時 10.92.20.160 1500 就構成了一個套接口。

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? ? ?端口號的范圍從 0~65535。一種是常用的應用程序固定使用的“周知的端口”，其值一般為0~1023。http 的端口號是 80， ftp 為 21， ssh 為 22， telnet 為 23 等。 還有一類是用戶自己定義的， 通常是大于 1024 的整型值。

ipv4 地址： 32bit, 4 字節(jié)， 通常采用點分十進制記法（如128.11.3.31），但是在網(wǎng)絡中，socket 編程中使用的則是二進制值， 這就需要將這兩個數(shù)值進行轉換。

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2、ip地址分類

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3、socket 類型

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（1） 流式 socket（SOCK_STREAM） ?用于 TCP 通信

?????流式套接字提供可靠的、 面向連接的通信流； 它使用 TCP 協(xié)議， 從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和順序性。

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（2） 數(shù)據(jù)報 socket（SOCK_DGRAM） ?用于 UDP 通信

?????數(shù)據(jù)報套接字定義了一種無連接的服務， 數(shù)據(jù)通過相互獨立的報文進行傳輸， 是無序的， 并且不保證是可靠、 無差錯的。 它使用數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP。

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（3） 原始 socket（SOCK_RAW） ?用于新的網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)的測試等

原始套接字允許對底層協(xié)議如 IP 或 ICMP 進行直接訪問， 它功能強大但使用較為不便， 主要用于一些協(xié)議的開發(fā)。

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4、socket信息數(shù)據(jù)結構

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struct sockaddr ? ? ? ? ---->網(wǎng)絡傳輸常用

{

?????unsigned short sa_family; ? ? ?????/*地址族*/

?????char sa_data[14]; ? ? ? ? ? ? /*14 字節(jié)的協(xié)議地址， 包含該 socket 的 IP 地址和端口號。 */

};

?

struct sockaddr_in ? ?? ---->編程常用

{

?????short int sa_family; ? ? ? ?? ?????/*地址族*/

?????unsigned short int sin_port; ? ? ? /*端口號*/

?????struct in_addr sin_addr; ? ? ? ? ??/*IP 地址*/

?????unsigned char sin_zero[8]; ? ? ? ?

?????/*填充 0 以保持與 struct sockaddr 同樣大小*/

};

?

struct in_addr

{

?????unsigned long int

?????s_addr;

?????/* 32 位 IPv4 地址， 網(wǎng)絡字節(jié)序 */

};

?

頭文件<netinet/in.h>

sa_family: AF_INET --->IPv4 協(xié)議 ??AF_INET6 --->?IPv6 協(xié)議

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5、數(shù)據(jù)存儲優(yōu)先順序的轉換

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? ? ?計算機數(shù)據(jù)存儲有兩種字節(jié)優(yōu)先順序： 高位字節(jié)優(yōu)先（稱為大端模式） 和低位字節(jié)優(yōu)先（稱為小端模式）。

低地址存儲數(shù)據(jù)的低字節(jié)， 高地址存儲數(shù)據(jù)的高字節(jié) --->?小端模式

高地址存儲數(shù)據(jù)的低字節(jié)， 低地址存儲數(shù)據(jù)高字節(jié) ?? ---> ?大端模式

而端口號和 IP 地址都是以網(wǎng)絡字節(jié)序存儲的， 不是主機字節(jié)序， 網(wǎng)絡字節(jié)序都是大端模式。故需要進行相互轉化。

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四個函數(shù)：

htons(),ntohs(),htonl()和 ntohl().這四個地址分別實現(xiàn)網(wǎng)絡字節(jié)序和主機字節(jié)序的轉化， 這里的 h代表 host,n 代表 network， s 代表 short， l 代表 long。 通常 16 位的 IP 端口號用 s 代表。

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6、地址格式轉化

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? ? ?用戶在表達網(wǎng)絡地址時采用的是點分十進制表示的數(shù)值，socket 編程中使用的則是 32 位的網(wǎng)絡字節(jié)序的二進制值， 這就需要將這兩個數(shù)值進行轉換。Ipv4 中用到的函數(shù)有 inet_aton()、 inet_addr()和 inet_ntoa()，而 IPV4 和 Ipv6 兼容的函數(shù)有 inet_pton()和 inet_ntop()。

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IPv4 的函數(shù)原型：

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

?????int inet_aton(const char *straddr, struct in_addr

?????*addrptr);

?????char *inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

?????in_addr_t inet_addr(const char *straddr);

?????// in_addr_t 就是 unsigned long int ,代

表 s_addr函數(shù) inet_aton()： 將點分十進制數(shù)的 IP 地址轉換成為網(wǎng)絡字節(jié)序的 32 位二進制數(shù)值。 返回值：成功，則返回 1， 不成功返回 0.

?????參數(shù) straddr： 存放輸入的點分十進制數(shù) IP 地址字符串。

?????參數(shù) addrptr： 傳出參數(shù)， 保存網(wǎng)絡字節(jié)序的 32 位二進制數(shù)值。

?????函數(shù) inet_ntoa()： 將網(wǎng)絡字節(jié)序的 32 位二進制數(shù)值轉換為點分十進制的 IP 地址。

?????函數(shù) inet_addr()： 功能與 inet_aton 相同， 但是結果傳遞的方式不同。 inet_addr()若成功則返回32 位二進制的網(wǎng)絡字節(jié)序地址。

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IPv4 和 IPv6 的函數(shù)原型：

#include <arpa/inet.h>

?????int inet_pton(int family, const char *src, void *dst);

?????const char *inet_ntop(int family, const void *src, char *dst, socklen_t len);

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7、地址名字地址轉化

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函數(shù)原型：

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#include <netdb.h>

struct hostent* gethostbyname(const char* hostname);

struct hostent* gethostbyaddr(const char* addr, size_t len,

int family);

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結構體：

struct hostent

{

?????char *h_name; ? ? ?????/*正式主機名*/

?????char **h_aliases; ? ? ?/*主機別名*/

?????int h_addrtype; ? ? ?? /*主機 IP 地址類型 IPv4 為 AF_INET*/

?????int h_length; ? ? ?????/*主機 IP 地址字節(jié)長度， 對于 IPv4 是 4 字節(jié)， 即 32 位*/

?????char **h_addr_list; ?????/*主機的 IP 地址列表*/

}

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8、網(wǎng)絡編程函數(shù)---匯總

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1. 頭文件包含：

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

#include<netinet/in.h>

#include<arpa/inet.h>

#include<unistd.h>

#include<string.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

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TCP服務器端：

2. socket 函數(shù)： 生成一個套接口描述符。

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原型： int socket(int domain,int type,int protocol);

參數(shù)： domain?{ AF_INET： Ipv4 網(wǎng)絡協(xié)議 AF_INET6： IPv6 網(wǎng)絡協(xié)議} ?type｛tcp： SOCK_STREAM udp： SOCK_DGRAM}

protocol指定 socket 所使用的傳輸協(xié)議編號。 通常為 0.

返回值： 成功則返回套接口描述符， 失敗返回-1。

?

常用實例： int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(sfd == -1){perror("socket");exit(-1);}

?

3. bind 函數(shù)： 用來綁定一個端口號和 IP 地址， 使套接口與指定的端口號和 IP 地址相關聯(lián)。

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原型： int bind(int sockfd,struct sockaddr * my_addr,int addrlen);

參數(shù)： sockfd?為前面 socket 的返回值。

my_addr?為結構體指針變量

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4. listen 函數(shù)： 使服務器的這個端口和 IP 處于監(jiān)聽狀態(tài)， 等待網(wǎng)絡中某一客戶機的連接請求。 如果客戶

端有連接請求， 端口就會接受這個連接。

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原型： int listen(int sockfd,int backlog);

參數(shù)： sockfd?為前面 socket 的返回值.即 sfd

backlog?指定同時能處理的最大連接要求， 通常為 10 或者 5。 最大值可設至 128

返回值： 成功則返回 0， 失敗返回-1

?

常用實例： if(listen(sfd, 10) == -1)

{perror("listen");close(sfd);exit(-1);}

?

5. accept 函數(shù)： 接受遠程計算機的連接請求， 建立起與客戶機之間的通信連接。 服務器處于監(jiān)聽狀態(tài)時，如果某時刻獲得客戶機的連接請求， 此時并不是立即處理這個請求，而是將這個請求放在等待隊列中，當系統(tǒng)空閑時再處理客戶機的連接請求。當 accept 函數(shù)接受一個連接時， 會返回一個新的 socket 標識符，以后的數(shù)據(jù)傳輸和讀取就要通過這個新的 socket 編號來處理，原來參數(shù)中的 socket 也可以繼續(xù)使用， 繼

服務器跟一個客戶端連接成功， 會有兩個套接字。）續(xù)監(jiān)聽其它客戶機的連接請求。

?

原型： int accept(int s,struct sockaddr * addr,int * addrlen);

參數(shù)： s?為前面 socket 的返回值.即 sfd。addr為結構體指針變量，和 bind 的結構體是同種類型的， 系統(tǒng)會把遠程主機的信息（遠程主機的地址和端口號信息） 保存到這個指針所指的結構體中。addrlen?表示結構體的長度，為整型指針。

返回值： 成功則返回新的 socket 處理代碼 new_fd， 失敗返回-1

?

常用實例：

struct sockaddr_in clientaddr;

memset(&clientaddr, 0, sizeof(struct sockaddr));

int addrlen = sizeof(struct sockaddr);

int new_fd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &addrlen);

if(new_fd == -1)

?????{

? ?? ?????perror("accept");close(sfd);exit(-1);

?????}

?????printf("%s %d success connect\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr),ntohs(clientaddr.sin_port));

?

6. recv 函數(shù)： 用新的套接字來接收遠端主機傳來的數(shù)據(jù)， 并把數(shù)據(jù)存到由參數(shù) buf 指向的內存空間

原型： int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);

?

參數(shù)：sockfd為前面 accept 的返回值.即 new_fd， 也就是新的套接字。

buf表示緩沖區(qū)

len表示緩沖區(qū)的長度

flags通常為 0

返回值： 成功則返回實際接收到的字符數(shù)， 可能會少于你所指定的接收長度。 失敗返回-1。

?

常用實例：

char buf[512] = {0};

if(recv(new_fd, buf, sizeof(buf), 0) == -1)

{

?????perror("recv");close(new_fd);close(sfd);exit(-1);

}

puts(buf);

?

7. send 函數(shù)： 用新的套接字發(fā)送數(shù)據(jù)給指定的遠端主機

原型： int send(int s,const void * msg,int len,unsigned int flags);

參數(shù)： s為前面 accept 的返回值.即 new_fd

msg一般為常量字符串 ? ??len表示長度 ? ? ?flags通常為 0

返回值： 成功則返回實際傳送出去的字符數(shù)， 可能會少于你所指定的發(fā)送長度。 失敗返回-1

?

常用實例： if(send(new_fd, "hello", 6, 0) == -1)

{perror("send");close(new_fd);close(sfd);exit(-1);}

?

8. close 函數(shù)： 當使用完文件后若已不再需要則可使用 close()關閉該文件， 并且 close()會讓數(shù)據(jù)寫回磁盤，并釋放該文件所占用的資源

?

原型： int close(int fd);

參數(shù)： fd?為前面的 sfd,new_fd

返回值： 若文件順利關閉則返回 0， 發(fā)生錯誤時返回-1

?

常用實例： close(new_fd);

close(sfd);

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TCP客戶端：

1. connect 函數(shù)： 用來請求連接遠程服務器， 將參數(shù) sockfd 的 socket 連至參數(shù) serv_addr 指定的服務器

IP 和端口號上去。

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原型： int connect (int sockfd,struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);

參數(shù)： sockfd?為前面 socket 的返回值， 即 sfd

serv_addr?為結構體指針變量， 存儲著遠程服務器的 IP 與端口號信息。

addrlen?表示結構體變量的長度

返回值： 成功則返回 0， 失敗返回-1

?

常用實例：

struct sockaddr_in seraddr;//請求連接服務器

memset(&seraddr, 0, sizeof(struct sockaddr));

seraddr.sin_family = AF_INET;

seraddr.sin_port = htons(8888); //服務器的端口號

seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.101"); //服務器的 ip

if(connect(sfd, (struct sockaddr*)&seraddr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)

{

?????perror("connect");

?????close(sfd);

?????exit(-1);

}

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UDP:

1、sendto()函數(shù)原型：

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int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen);

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該函數(shù)比 send()函數(shù)多了兩個參數(shù)， to 表示目地機的 IP 地址和端口號信息， 而 tolen 常常被賦值為sizeof (struct sockaddr)。 sendto 函數(shù)也返回實際發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)長度或在出現(xiàn)發(fā)送錯誤時返回-1。

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2、recvfrom()函數(shù)原型：

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int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen);

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from 是一個 struct sockaddr 類型的變量，該變量保存連接機的 IP 地址及端口號。fromlen 常置為 sizeof(struct sockaddr)。 當 recvfrom()返回時，fromlen 包含實際存入 from 中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。 Recvfrom()函數(shù)返回接收到的字節(jié)數(shù)或當出現(xiàn)錯誤時返回-1， 并置相應的 errno。

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二、淺析Socket、HTTP、SOAP、Restful、PHP、JSP、H5演變和區(qū)別

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Socket、HTTP、SOAP 等區(qū)別

總結

以上是生活随笔為你收集整理的LINUX之网络编程j简述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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