linux系统编程和网络编程,linux网络高级编程
一、Linux网络概述
Linux为用户提供了完善而强大的网络功能。
1.完善的内置网络。其他操作系统不包含与内核结合如此紧密的网络部分。
2.Linux免费提供大量支持互联网的软件。互联网是在Unix领域建立并繁荣起来的。这方面用Linux还是挺方便的。用户可以使用Linux通过互联网与世界上的其他人交流。
3.用户可以通过一些Linux命令传输内部信息或文件。
4.支持远程访问
5.安全可靠，采用多种安全技术措施为用户提供安全保障。
网络模型
第一部分是网络层协议：互联网协议(IP)、网络控制消息协议(ICMP)和地址解析协议(ARP)。
第二部分是传输层协议：传输控制协议(TCP)(面向连接的可靠)和用户数据报协议(UDP)(不可靠未连接)。
第三部分是应用层协议：Telnet、FTP和TFTP、简单文件传输协议(SMTP)和域名服务(DNS)。
协议封装
使用wireshark进行数据包捕获分析
逐层封装：以太网IP TCP
以太网-IP- TCP- HTTP
以太网数据包
互联网协议
IP的功能：数据传输、寻址、路由、数据报文分段。
主要目的是为数据输入输出网络提供基本算法，为高层协议提供无连接传输服务。这意味着在将数据提交给接收站点之前，IP不会在传输站点和接收站点之间建立对话。它只封装和传输数据，不向发送方或接收方报告数据包状态，也不处理遇到的故障。
它由协议头和协议数据组成。
TCP协议
是一种重要的传输层协议，其目的是允许与网络上的其他节点可靠地交换数据。它可以提供端口号解码，以识别主机应用程序并完成可靠的数据传输。
TCP有一个严格的内置错误检查算法来确保数据的完整性。
TCP是一种面向字节的顺序协议，这意味着数据包中的每个字节都分配有一个序列号，每个数据包都分配有一个序列号。
UDP协议
它也是传输层协议，是一种无连接、不可靠的传输服务。在接收数据时，它不向发送方提供确认信息，不提供输入包的顺序，在出现包丢失或包重复的情况下，也不会向发送方发送错误消息。因为它在执行函数时开销低，所以执行速度比TCP快。
二、Linux网络编程基础
窝
Linux中的网络编程是通过Socket实现的，Socket是一种文件描述符。
三种类型
1.流式套接字(SOCK_STREAM)
它可以提供可靠的、面向连接的通信流，并且它使用TCP协议，这保证了数据传输的正确性和顺序性。
2.数据报套接字(SOCK_DGRAM)
定义了无连接服务。数据通过独立的消息传输，乱序，可靠，无错。它使用数据报协议UDP。
3.原始套接字(SOCK_RAW)
允许使用IP协议，主要用于测试新的网络协议等。
网络地址
想要的是
{
u _ short sa _ family
char sa _ data[14]；
} sa_family:协议族，形式为‘AF _ XXX’，如AF_INET(IP协议族)
Sa _ data: 14字节特定协议地址
地址结构
另一个结构
地址转换
IP地址通常用带点的数字表示，而结构体in_addr中love使用的IP地址用32位整数表示。
int inet_aton(const char *cp，struct in_addr *inp)
char * inet_ntoa(结构输入地址输入)
前者是32位整数，后者是32位数字——字符串。
字节顺序
在同一网络上使用Big endian，低位字节先传输。
当内部字节存储顺序与网络字节顺序不同时，需要进行转换。
为什么，示例：
转换：
Htons:将无符号短类型从主机顺序转换为网络顺序(发送)
Htonl:将无符号长整型从主机顺序转换为网络顺序(发送)
Ntohs:将无符号短类型从网络序列转换为主机序列(接收)
Ntohl:将无符号长整型从网络序列转换为主机序列(接收)
和IP主机名
套接字编程功能
插座：创建一个窝
绑定：用于绑定互联网协议(互联网协议)地址和端口号到窝
连接：用于与服务器建立连接
听着：设置服务器能处理的最大连接要求
接受：用来等待来自服务端的窝连接请求
发送：发送数据
建议：接收数据
三、基于三氯苯酚
服务器
客户端
通信模型
示例代码tcp_server.c
#包含标准库
#包含标准视频
#包含错误号h
#包含字符串。h
#包含netdb.h
#包含sys/types.h
#包含netinet/in.h
#包含sys/socket.h
#包括arpa/inet.h
#定义端口号3333
int main(int argc，char *argv[])
{
int sockfd，new _ fd
结构sockaddr _ in server _ addr
客户端地址中的结构sockaddr _ in
int sin _ size
int nbytes
茶缓冲区[1024];
/* 服务器端开始建立套接字描述符*/
if((sockfd=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，0))==-1)//AF _ INET:IP v4；套接字流：TCP
{
fprintf(stderr，套接字错误：%s\n\a ，strerror(errno))；
出口(1);
}
/* 服务器端填充套接字地址结构*/
bzero( server_addr，sizeof(struct sockaddr _ in))；//初始化，置0
服务器地址。sin _家庭=AF _ INET//互联网
服务器地址。sin _ addr。s _ addr=htonl(在addr _ ANY中)；//(将本机器上的长的数据转化为网络上的长的数据)和任何主机通信//INADDR_ANY表示可以接收任意互联网协议(互联网协议)地址的数据，即绑定到所有的互联网协议(互联网协议)
//server _ addr。sin _ addr。s _ addr=inet _ addr( 192。168 .1 .1 );//用于绑定到一个固定IP，inet_addr用于把数字加格式的互联网协议(互联网协议的缩写)转化为整形互联网协议(互联网协议的缩写)
server_addr.sin_port=htons(端口号);//(将本机器上的短的数据转化为网络上的短的数据)端口号
/* 捆绑套接字描述符到互联网协议(互联网协议)地址*/
if(bind(sockfd，(struct sockaddr *)( server_addr)，sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr，绑定错误：%s\n\a ，strerror(errno))；
出口(1);
}
/* 设置允许连接的最大客户端数*/
if(listen(sockfd，5)==-1)
{
fprintf(stderr，侦听错误：%s\n\a ，strerror(errno))；
出口(1);
}
while(1)
{
/* 服务器阻塞，直到客户程序建立连接*/
sin _ size=sizeof(struct sockaddr _ in)；
if((new_fd=accept(sockfd，(struct sockaddr *)( client_addr)，sin_size))==-1)
{
fprintf(stderr，接受错误：%s\n\a ，strerror(errno))；
出口(1);
}
fprintf(stderr，服务器从%s获取连接\n ，inet _ ntoa(client _ addr。sin _ addr))；//将网络地址转换成。字符串
if((nbytes=read(new_fd，buffer，1024))==-1)
{
fprintf(stderr，读取错误：%s\n ，strerror(errno))；
出口(1);
}
buffer[nbytes]= \ 0 ；
printf(服务器接收到%s\n ，缓冲区);
/* 这个通讯已经结束*/
close(new _ FD)；
/* 循环下一个*/
}
/* 结束通讯*/
关闭(sockfd)；
退出(0);
} 示例代码tcp_client.c
#包含标准库
#包含标准视频
#包含错误号h
#包含字符串。h
#包含netdb.h
#包含sys/types.h
#包含netinet/in.h
#包含sys/socket.h
#包括arpa/inet.h
#定义端口号3333
int main(int argc，char *argv[])
{
int sockfd
茶缓冲区[1024];
结构sockaddr _ in server _ addr
结构主机*主机
/* 使用主机名查询宿主名字*/
如果(argc！=2)
{
fprintf(stderr，用法：%s主机名\a\n ，argv[0])；
出口(1);
}
if((host=gethostbyname(argv[1])==NULL)
{
fprintf(stderr， Gethostname error \ n )；
出口(1);
}
/* 客户程序开始建立套接字描述符*/
if((sockfd=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，0))==-1)//AF _ INET:Internet；套接字流：TCP
{
fprintf(stderr，套接字错误：%s\a\n ，strerror(errno))；
出口(1);
}
/* 客户程序填充服务端的资料*/
bzero( server_addr，sizeof(server _ addr))；//初始化，置0
服务器地址。sin _家庭=AF _ INET//IPV4
server_addr.sin_port=htons(端口号);//(将本机器上的短的数据转化为网络上的短的数据)端口号
服务器地址。sin _ addr=*((struct in _ addr *)host-h _ addr)；//IP地址
/* 客户程序发起连接请求*/
if(connect(sockfd，(struct sockaddr *)( server_addr)，sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr，连接错误：%s\a\n ，strerror(errno))；
出口(1);
}
/* 连接成功了*/
printf(请输入char:\ n )；
/* 发送数据*/
fgets(buffer，1024，stdin)；
write(sockfd，buffer，strlen(buffer))；
/* 结束通讯*/
关闭(sockfd)；
退出(0);
} 运行结果：客户端
[gyy @本地主机TCP]$ gcc TCP _ client。转交TCP _客户端
[gyy@localhost TCP]$ ./TCP _客户端192.168.1.30
请输入字符：
12345运行结果：服务器
[gyy @ localhost TCP]$ gcc TCP _ server。c-o TCP服务器
[gyy@localhost TCP]$ ./tcp_server
服务器从192.168.1.30获取连接
服务器收到12345代码分析：服务器三次阻塞：第一次等待连接，第二次等待读，第三次客户端发送完成后断开连接服务器等待连接
四、基于用户数据报协议(用户数据报协议)
客户端
通信模型
示例代码udp_server.c
#包含标准库
#包含标准视频
#包含错误号h
#包含字符串。h
#包括unistd.h
#包含netdb.h
#包含sys/socket.h
#包含netinet/in.h
#包含sys/types.h
#包括arpa/inet.h
#定义服务器端口8888
#定义最大消息大小1024
void udps_respon(int sockfd)
{
结构sockaddr _ in地址
int addrlen，n；
char MSG[MAX _ MSG _ SIZE]；
while(1)
{ /* 从网络上读，并写到网络上*/
bzero(msg，sizeof(msg))；//初始化，清零
addrlen=sizeof(struct sockaddr)；
n=recvfrom(sockfd，msg，MAX_MSG_SIZE，0，(struct sockaddr*) addr，addrlen)；//从客户端接收消息
msg[n]=0；
/* 显示服务端已经收到了信息*/
fprintf(标准输出，服务器已收到“%s”，消息)；//显示消息
}
}
int main(void)
{
int sockfd
结构sockaddr _ in地址
/* 服务器端开始建立窝描述符*/
sockfd=socket(AF_INET，SOCK_DGRAM，0)；
if(sockfd 0)
{
fprintf(stderr，套接字错误：%s\n ，strerror(errno))；
出口(1);
}
/* 服务器端填充套接字地址结构*/
bzero( addr，sizeof(struct sockaddr _ in))；
地址. sin _ family=AF _ INET
地址。sin _ addr。s _ addr=htonl(在addr _ ANY中)；
地址。sin _ PORT=htons(SERVER _ PORT)；
/* 捆绑套接字描述符*/
if(bind(sockfd，(struct sockaddr *) addr，sizeof(struct sockaddr_in)) 0)
{
fprintf(stderr，绑定错误：%s\n ，strerror(errno))；
出口(1);
}
UDPS _ respon(sockfd)；//进行读写操作
关闭(sockfd)；
} 示例代码udp_client.c
#包含标准库
#包含标准视频
#包含错误号h
#包含字符串。h
#包括unistd.h
#包含netdb.h
#包含sys/socket.h
#包含netinet/in.h
#包含sys/types.h
#包括arpa/inet.h
#定义服务器端口8888
#定义MAX_BUF_SIZE 1024
void udpc_requ(int sockfd，const struct sockaddr_in *addr，int len)
{
char buff[MAX _ BUF _ SIZE]；
int n；
while(1)
{ /* 从键盘读入，写到服务端*/
printf(请输入char:\ n )；
fgets(buffer，MAX_BUF_SIZE，stdin)；
sendto(sockfd，buffer，strlen(buffer)，0，addr，len)；
bzero(buffer，MAX _ BUF _ SIZE)；
}
}
int main(int argc，char **argv)
{
int sockfd
结构sockaddr _ in地址
如果(argc！=2)
{
fprintf(stderr，用法：%s server_ip\n ，argv[0])；
出口(1);
}
/* 建立套接字描述符*/
sockfd=socket(AF_INET，SOCK_DGRAM，0)；
if(sockfd 0)
{
fprintf(stderr，套接字错误：%s\n ，strerror(errno))；
出口(1);
}
/* 填充服务端的资料*/
bzero( addr，sizeof(struct sockaddr _ in))；
地址. sin _ family=AF _ INET
地址。sin _ PORT=htons(SERVER _ PORT)；
if(inet_aton(argv[1]，addr.sin_addr) 0) /*inet_aton函数用于把字符串型的互联网协议(互联网协议)地址转化成网络2进制数字*/
{
fprintf(stderr， Ip错误：%s\n ，strerror(errno))；
出口(1);
}
udpc_requ(sockfd，addr，sizeof(struct sockaddr _ in))；//进行读写操作
关闭(sockfd)；
} 运行结果：客户端
[gyy @ localhost UDP]$ gcc UDP _ client。转交UDP _客户端
[gyy@localhost UDP]$ ./UDP _客户端192.168.1.30
请输入字符：
你好
请输入字符：
世界
请输入字符：运行结果：服务器
[gyy @ localhost UDP]$ gcc UDP _ server。转交UDP _服务器
[gyy@localhost UDP]$ ./udp_server
服务器收到你好
服务器已接收世界五、服务器模型在网络程序里，一般来说都是许多客户对应一个服务器，两种服务器模型
循环服务器、并发服务器
三氯苯酚循环服务器
三氯苯酚循环服务器一次只能处理一个客户端的请求，只有在这个客户的所有请求都满足后，服务器才可以继续后面的请求。这样如果有一个客户端占住了服务器不放时，其它的客户机都不能工作了，因此三氯苯酚服务器一般很少用循环服务器模型
示例代码：tcp_server_fork.c
#包含标准库
#包含标准视频
#包含错误号h
#包含字符串。h
#包含netdb.h
#包含sys/types.h
#包含netinet/in.h
#包含sys/socket.h
#包括arpa/inet.h
#定义我的端口3333
int main(int argc，char **argv)
{
int listen_fd，accept _ fd
客户端地址中的结构sockaddr _ in
int n；
if((listen_fd=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，0)) 0)
{
printf(套接字错误：%s\n\a ，strerror(errno))；
出口(1);
}
bzero( client_addr，sizeof(struct sockaddr _ in))；
客户端_地址。罪恶_家庭=AF _ INET
客户端地址。sin _ PORT=htons(MY _ PORT)；
客户端地址。sin _ addr。s _ addr=htonl(在addr _ ANY中)；
n=1；
/* 如果服务器终止后，服务器可以第二次快速启动而不用等待一段时间*/
setsockopt(listen_fd，SOL_SOCKET，SO_REUSEADDR，n，sizeof(int))；
if(bind(listen_fd，(struct sockaddr *) client_addr，sizeof(client_addr)) 0)
{
printf(绑定错误：%s\n\a ，strerror(errno))；
出口(1);
}
listen(listen_fd，5)；
while(1)
{
accept_fd=accept(listen_fd，NULL，NULL)；
if((accept_fd 0) (errno==EINTR))
继续；
else if(accept_fd 0)
{
printf(接受错误：%s\n\a ，strerror(errno))；
继续；
}
if((n=fork())==0)
{
//printf( OK \ n )；
/* 子进程处理客户端的连接*/
茶缓冲区[1024];
关闭(listen _ FD)；
n=read(accept_fd，buffer，1024)；
write(accept_fd，buffer，n)；
printf(接收：%s\n ，缓冲区);
close(accept _ FD)；
退出(0);
}
else if(n 0)
printf(Fork Error:%s\n\a ，strerror(errno))；
close(accept _ FD)；
}
} 示例代码：tcp_client.c
#包含标准库
#包含标准视频
#包含错误号h
#包含字符串。h
#包含netdb.h
#包含sys/types.h
#包含netinet/in.h
#包含sys/socket.h
#包括arpa/inet.h
#定义端口号3333
int main(int argc，char *argv[])
{
int sockfd
茶缓冲区[1024];
结构sockaddr _ in server _ addr
结构主机*主机
/* 使用主机名查询宿主名字*/
如果(argc！=2)
{
fprintf(stderr，用法：%s主机名\a\n ，argv[0])；
出口(1);
}
if((host=gethostbyname(argv[1])==NULL)
{
fprintf(stderr， Gethostname error \ n )；
出口(1);
}
/* 客户程序开始建立套接字描述符*/
if((sockfd=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，0))==-1)//AF _ INET:Internet；套接字流：TCP
{
fprintf(stderr，套接字错误：%s\a\n ，strerror(errno))；
出口(1);
}
/* 客户程序填充服务端的资料*/
bzero( server_addr，sizeof(server _ addr))；//初始化，置0
服务器地址。sin _家庭=AF _ INET//IPV4
server_addr.sin_port=htons(端口号);//(将本机器上的短的数据转化为网络上的短的数据)端口号
服务器地址。sin _ addr=*((struct in _ addr *)host-h _ addr)；//IP地址
/* 客户程序发起连接请求*/
if(connect(sockfd，(struct sockaddr *)( server_addr)，sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr，连接错误：%s\a\n ，strerror(errno))；
出口(1);
}
/* 连接成功了*/
printf(请输入char:\ n )；
/* 发送数据*/
fgets(buffer，1024，stdin)；
write(sockfd，buffer，strlen(buffer))；
/* 结束通讯*/
关闭(sockfd)；
退出(0);
}
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