网络通信:不同主机,进程间通信,分为广域网和局域网
OSI 七层模型:是一种理论模型
应用层:通信传输的数据内容 http、FTP、TFTP、MQTT
表述层:数据加密,解密操作,压缩,解压缩
会话层:建立数据传输通道
传输层:数据传输方式 UDP TCP
网络层:实现数据路由 路由器
数据链路层:封装成帧,点对点通信(局域网内通信),差错检测 交换机
物理层:定义物理设备标准,比如网线,光纤等传输介质 (比特流 0 1)
TCP/IP 4层模型:工业生产所用的模型
应用层:HTTP, HTTPS(超文本传输协议) (基于TCP)
FTP : 文件传输协议(基于TCP)
TFTP:简单文件传输协议(基于UDP)
MQTT: 消息遥测传输协议(物联网)
DNS :域名解析服务
传输层:UDP : 用户数据报协议 面向数据包
TCP:传输控制协议 面向数据流
网络层:IPv4、IPv6
网络接口层:ARP:地址解析协议
TCP/IP 5层模型
应用程:
传输层:
网络层:
数据链路层:
物理层:
先了解一些概念:
标记主机:
MAC:硬件地址 : 局域网通信
IP:软件地址
端口号:同一主机,区分不同的网络进程,2字节的无符号整形数据,0-65535
ARP:地址解析协议,用于IP地址和MAC地址的转换
网络层:IP协议:IPv4:32bits;IPv6:128bits;点分十进制:如192.168.1.148
linux上查看ip地址:ifconfig;windows上查看ip地址:ipconfig
网络通信模型:
B/S : Browser----》Server;1. 通用的客户端
C/S : Client-----》Server;1. 专用的客户端;2. 客户端也可保存资源
UDP:用户数据报协议
特点:1. 无连接 ;2. 面向数据包;3. 不安全不可靠(尽最大努力交付),可能存在丢包和乱序的问题;4.可实现一对一, 一对多通信
UDP的缺点:
1. 无连接,有可能接收方未准备就绪
2. 发送速度和数据接收速度不匹配,导致缓冲区满,造成数据丢失
解决办法:
1. 控制数据发送速度。
2. 模仿tcp增加应答机制
应用场景:1. 允许数据丢失(视频画面传输,游戏,直播);2. 实时性高
下图是编程步骤:
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能:创建一个通讯的套接字
参数:
domain: 网络协议族
AF_INET: IPv4
AF_INET6: IPv6
type: 表示传输层协议类型:SOCK_STREAM: tcp,OCK_DGRAM: udp
protocol:0 : 默认普通正常模式
返回值:成功:文件描述符;失败:-1
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能:向目标地址发送数据
参数:
sockfd:通讯套接字
buf:要发送的数据内容首地址
len : 内容字节数
flags : 0:默认方式发送
dest_addr:数据接收方的地址
addrlen:接收方的地址大小
返回值:成功:实际发送的字节数;失败:-1
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */
in_port_t sin_port; /* port in network byte order */
struct in_addr sin_addr; /* internet address */
};
/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
功能:绑定套接字和自己的地址信息
参数:
sockfd:套接字
addr : 自己的地址信息
addrlen:地址的大小
返回值:成功:0;失败:-1
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能:接收udp发送的数据
参数:
sockfd:接收数据的套接字
buf:保存接收数据的首地址
len:期待收到的字节数
flags:0:默认方式接收
src_addr: 保存发送发地址信息的空间首地址
addrlen:发送方地址信息大小的首地址
返回值:成功:返回实际收到的字节数;失败:-1
这里注意:网络字节序是大端;主机字节序是小端,学习一些转换用的函数
htons: 将主机字节序(小端)的short类型转换成网络字节序(大端)
htonl: 将主机字节序(小端)的long类型转换成网络字节序(大端)
ntohs:将网络字节序转换成主机字节序
ntohl:inet_ntoa():将二进程整形ip转换成字符串ip
inet_addr() : 将字符串ip转换成网络字节序的二进制ip
TCP :传输控制协议
特点:
1. 有连接
2. 面向字节流(流式套接字)
3. 安全可靠的传输协议:.三次握手、四次挥手机制;应答机制....等一系列机制
4. 只能实现一对一通信
应用:要求数据安全可靠的场景下:HTTP、FTP、MQTT
三次握手:tcp为了确保通信双方都已准备就绪,在建立连接时,要进行三次握手操作。由客户端主动发起。
四次挥手:tcp为了确保断开连接时,通信双发都收发数据结束,在断开连接时,进行四次挥手,由任意一方发起。
TCP软件编程步骤:
int listen(int sockfd, int backlog);
功能:负责监听需要建立连接的客户端
参数:
sockfd:
backlog:允许同时监听的客户端的个数
返回值:成功:0;失败:-1
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能:接收完成三次握手的客户端
参数:
sockfd:监听套接字
addr:建立连接的客户端地址
addrlen:客户端地址大小的指针
返回值:成功:通讯套接字;失败:-1
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能:接收数据
返回值:成功:实际收到字节数;失败:-1;对方断开连接:不再阻塞, 返回0