linux网络编程

A: osi七层：

应用层                     用

表示层                     户

会话层                     态

********************************

传输层                       内

网络层                       核

数据链路层                   态

物理层

a1： 传输层协议：

tcp（传输控制协议）：可靠的，面向连接的（连接，通信，断开连接）

** tcp连接（三次握手连接）

tcp四次握手连接

udp（用户数据报协议）：面向无连接，不安全

端口号（默认80）：找到接收数据的地址

IP：找到接收数据的机器

a2： 网络层协议：ip（网际协议）

a3： 数据链路层标准：以太网

B： 主机字节序和网络字节序：

低位存放低地址，小端对齐（主机字节序）

低位存放高地址，大端对齐（网络字节序），使用htonl，htons，ntohs，ntohl函数，h：host     to：change        n：network      s：short       l：long

C： IP地址的转换：

字符串类型：192.168.2.123

数值类型：

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

功能：将字符串类型ip地址转换为数值型ip地址，并且转换字节序

参数：cp----字符串类型ip地址

返回值：数值型ip地址

in_addr_t inet_network(const char *cp);

功能、参数、返回值同上，不同的是未做字节序转换

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

功能：将数值类型ip地址转为字符串型ip地址

参数：in

struct in_addr

{

in_addr_t s_addr;

};

D: 文件描述符：

open  close  read  write  //linux提供的系统调用

分配原则：当前系统最小，并空闲的

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

功能：从文件读取内容

参数：fd----文件描述符

buf----存放读取数据的缓冲区

count----缓冲区的大小

返回值：读取的字节数     0----读取结束    -1----失败

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

功能：往文件写入数据

参数：fd----文件描述符

buf----写入数据的缓冲区

count----缓冲区的大小

返回值：写入数据的字节数    -1-----失败

E: 被动端/服务端函数：

e1：   int socket(int domain, int type, int protocol);

功能：创建网络版的文件描述符（套接字）

参数：domain-----AF_INET(ipv4协议族)

type-----套接字的类型   SOCK_STREAM=面向连接（tcp协议）               SOCK_DGRAM=面向无连接（udp协议）

protocol：协议    0---根据协议族和套接字类型自动填写协议

或者：IPPROTO_TCP  IPPROTO_UDP

返回值：套接字      -1-----失败

e2：   int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

功能：将IP地址和端口号与套接字绑定

接收者：只能接收绑定地址为目的地址，绑定端口号为目的端口号的报文

发送者：设置源ip地址和源端口号

参数：sockfd----套接字

addr：

struct sockaddr_in {

short sin_family;   //协议族：AF_INET

short sin_port;   //端口号

short in_addr sin_addr;   //ip地址

}

addrlen------地址结构体的长度

返回值：0---成功   -1----失败

e3：   int listen(int sockfd, int backlog);

功能：将套接字的状态修改为被动态，并建议设置内核中的完成连接队列的长度

参数：sockfd----套接字

backlog----建议值

返回值：0---成功   -1----失败

e4：   int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

功能：阻塞函数，从内核的连接完成队列中取出一个连接状态

参数：sockfd----套接字

addr----出参，带回主动端的ip地址和端口号

addrlen------地址结构体的长度

返回值：用于通信的套接字    -1----失败

F： 主动端/客户端函数：

f1:    int socket(int domain, int type, int protocol);

f2:    int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

功能：发起三次握手连接

参数：sockfd----套接字

addr---被动端的ip地址和端口号

addrlen----地址结构体长度

返回值：0---成功   -1----失败

注意：

当read读取tcp数据时返回值为0表示写端/发送端关闭

当接收端关闭，发送数据端将被信号SIGPIPE杀死

H: 接收数据（属性都默认是0）：

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

I: 线程操作时注意：

临界资源（多个进程（共享内存）或线程访问的资源（局部变量、全局变量））和互斥（在同一时间只有并仅有一个进程或线程可以访问临界资源）

J: 多路IO：

j1： select监听的步骤：

1.将监听的文件描述符添加到文件描述符集合 中

eg：fd_set rdfds;

FD_ZERO(&rdfds);

FD_SET(0,&rdfds);

FD_SET(confd,&rdfds);

2.调用select监听活跃的文件描述符

3.判断监听的文件描述符是否活跃

eg：FD_ISSET(0,&rdfds);

int select(int nfds,

fd_set *readfds,

fd_set *writefds,

fd_set *exceptfds,

struct timeval *timeout);

功能：监听多个I/O端口（文件描述符），采用轮询的方式监听文件描述符，所以随着监听的文件描述符的增多而使效率降低

参数：nfds---监听文件描述符中的最大值+1

readfds、writefds、exceptfds（执行的文件描述符）---监听的文件描述符的集合。这三个文集描述符既是入参（监听的文件描述符集合），也是出参（带回活跃的文件描述符集合）

timeout----监听超时的时间

返回值：监听文件描述符集合中活跃的文件描述符的个数        -1-----失败

操作文件描述符集合：

将文件描述符fd从文件描述符集合set中删除：

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);

判断文件描述符fd在文件描述符集合set中：

int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);

1----存在   0------不存在

将文件描述符fd添加到文件描述符集合set中：

void FD_SET(int fd, fd_set *set);

将文件描述符集合set清空：

void FD_ZERO(fd_set *set);

j2: poll（）工作模式和select相同---轮询监听:

int poll(struct pollfd fds[],

nfds_t nfds,

int timeout);

参数：fds---监听的文件描述符的数组

struct pollfd {

int   fd;         /*监听的文件描述符*/

short events;     /*感兴趣的事件*/

short revents;    /*活跃的事件*/

};

nfds---数组的个数

timeout---超时时间，不超时就是 -1

返回值：监听文件描述符集合中活跃的文件描述符的个数        -1----    -失败

j3: epoll（）：

工作模式：只关心活跃的文件描述符，所以它不会随着监听文件描述符的增多而效率下降

int epoll_create(int size);

功能：创建epoll文件描述符

参数：size----epoll通知内核epoll最多监听的文件描述符的个数

返回值：返回文件描述符     -1-----失败

int epoll_ctl(int epfd,

int op,

int fd,

struct epoll_event *event);

功能：epoll操作监听的文件描述符

参数：epfd----epoll文件描述符

op----操作：EPOLL_CTL_ADD（将文件描述符添加到epoll中）

EPOLL_CTL_MOD（修改在epoll监听的文件描述符的事件）

EPOLL_CTL_DEL（将文件描述符从epoll中删除）

fd----要操作的文件描述符

event：

struct epoll_event {

__uint32_t   events;    /*感兴趣的事件*/

epoll_data_t data;        /*私有数据*/

};

typedef union epoll_data {

void        *ptr;

int          fd;

__uint32_t   u32;

__uint64_t   u64;

} epoll_data_t;

返回值：0----成功    -1-----失败

int epoll_wait(int epfd,

struct epoll_event *events,

int maxevents,

int timeout);

功能：监听文件描述符，并带回活跃的文件描述符

参数：epfd----epoll文件描述符

events------出参，带回多个活跃的文件描述符的数组

maxevents---最多可以带回多少个活跃的文件描述符

timeout-----超时时间

返回值：活跃的文件描述符的个数    -1---失败   0----超时

K： 处理“addr already in use”问题：

setsockopt(sock_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(int));

L： UDP的函数：

l1： int socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, int 0);

l2： ssize_t sendto(int sockfd,

const void *buf,

size_t len,

int flags,

const struct sockaddr *dest_addr,

socklen_t addrlen);

功能：发送udp数据

参数：sockfd----套接字

buf------发送数据

len-----数据的长度

flags-----0--->默认属性

dest_addr：目的端的ip地址和端口号

addrlen：地址结构体长度

返回值：发送的字节数   -1---失败

l3：  ssize_t recvfrom(int sockfd,

void *buf,

size_t len,

int flags,

struct sockaddr *src_addr,

socklen_t *addrlen);

功能：接收数据

参数：sockfd----套接字

buf----接收数据的缓冲区

len----缓冲区的长度

flags----0-->默认属性

src_addr----出参，带回发送端的ip地址和端口号

addrlen：地址结构体的长度

返回值：收到的信息   -1---失败

注意：

在udp中只要调用recvfrom，就必须设置源端口号(bind)

M: udp广播：

打开广播功能：

setsockopt(sockfd,

SOL_SOCKET,

SO_BROADCAST,

&on,

sizeof(int));      192.168.2.255

N: 组播（多播）：

组播ip地址：224.0.0.0～239.255.255.255

特殊的组播地址：

224.0.0.1：所有具有组播功能的节点（主机   路由器）

224.0.0.2：所有具有组播功能的路由器

支持组播功能的命令：

route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 dev em1（em1---连接网卡的名称）

将本机IP地址添加到组播地址中：

setsockopt(sockfd,

IPPROTO_IP,

IP_ADD_MEMBERSHIP,

&mreq,

sizeof(struct ip_mreq));

struct ip_mreq

{

struct in_addr imr_multiaddr;   //组播地址

struct in_addr imr_interface;   //本机地址

};

O: 关闭防火墙：

# service iptables stop   //临时关闭防火墙

#chkconfig iptables off

#vim /etc/selinux/config 修改SELINUX = disabled

P: 登录：

char *getpass(const chat *prompt);

功能：接收密码

参数：prompt-----提示信息

返回值：接收的密码

struct spwd *getspnam(const char *name);

功能：根据用户名name返回/etc/shadow文件的内容

char *crypt(const char *key, const char *salt);

功能：将key加密

参数：key----明码

salt-----参照

返回值：加密后的密码

Q: ftp功能：

1.登录（服务器端的系统用户名称和密码）

2.pwd：显示服务器端当前的操作目录

用户登录成功后的路径：登录用户的家目录

3.cd：切换命令的名称（../..）

cd命令的结果：250 Directory successfully changed.

550 Failed to change directory.

4.ls：浏览服务器端的当前目录下的内容

ls命令的结果：文件类型、文件权限、硬链接数、用户id、用户组的id、大小、时间、文件名称

5.get：从服务器端下载文件，下载的文件存放到当前登录服务器的目录下

6.put：将客户端的文件上传到服务器端上，存放上传文件的目录是当前服务器的目录

7.quit：客户端结束运行

客户端功能：

接收命令和参数，将命令和参数发送给服务器，并等待命令的结果

命令：enum ftp_cmd

{

CMD_LOGIN,

CMD_PWD,

CMD_CD,

CMD_LS,

CMD_PUT,

CMD_GET,

CMD_QUIT,

CMD_MAX

};

struct arg_login

{

char login_user[512];

char login_pwd[512];

};

struct cli_to_ser

{

int ftp_cmd;   //命令

union

{

struct arg_login argLogin;

char argCd[1024];

char argGet[1024];

char argPut[1024];

}ftp_arg;

};

等待结果：struct ser_to_cli

{

int result;   //0---登录成功   -1----失败   -2---Failed to change directory.      1----Directory successfully changed.   2---ls命令完毕   3--get/put失败

char string_result[512];

};

服务器功能：1.接收进程-----负责接收数据

|    struct recv_to_opt

|    {

(无名管道) |   struct cli_to_ser data;

| struct sockaddr_in cli_addr;

|   };

2.处理进程-----负责查看客户端是否以前登录过服务器，如果没有登录服务器，则记录客户端的登录信息，并创建子进程为客户端服务。如果登录过服务器，直接将数据封装完毕后发送给客户端对应的子进程。

|

| （每个子进程---处理进程：创建一个众所周知的管道）

|  或者

|  （消息队列）

|

3.子进程集----负责处理命令，并将处理结果发送给对应的客户端

注意：

1.文件传输时使用tcp，客户端是被动端，服务器端子进程是主动端

2.当服务器端子进程接收到quit命令时，子进程将登录表中的客户端对应的信息删除，子进程向客户端发送quit命令执行成功，子进程消亡，该子进程的父进程一定为其收尸，避免僵尸进程。

客户端登录表(临界资源，在共享内存---互斥（信号量）中开辟空间，以数组的方式存储)：

struct cli_login_table

{

struct in_addr cli_addr;

pid_t child_pid;

};

R: ipv6:

1.查看是否有ipv6模块

lsmod | grep ipv6

2.开启ipv6功能：

vim /etc/sysconfig/network--------》NETWORKING_IPV6=yes

3.ipv6的地址：

ipv4的地址长度是32b（4个bytes）

ipv6的地址长度是128b（16个bytes）

fe80::d6be:d9ff:fed4:90be/64-----64区分网络段和主机段，所以ipv6没有子网掩码

4.特殊的ipv6地址：

0：0：0：0：0：0：0：0------>INADDR_ANY

::1--------->127.0.0.1

5.临时设置ipv6地址

ifconfig em1 add ipv6地址

长久设置：

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-em1---------》IPV6INIT=yes   IPV6ADDR=IPV6地址

6.ipv6地址结构体

struct sockaddr_in6

{

sin6_family;

sin6_port;

sin6_addr;

};

S: unix域套接字（不是协议）：

应用于：进程间通信

协议族：AF_LOCAL

地址结构体：struct sockaddr_un

{

short sun_family;   //AF_LOCAL--tcp   AF_UNIX---udp

char sun_path[];   //地址就是一个文件

};

计算地址结构体的长度：SUN_LEN(&address);

T: 设置tags文件:

1.进入要设置tags的目录

2.生成tags文件：ctags -R

3.把tags文件添加到vim中：vim /etc/vimrc 加入 set tags=/usr/include/tags