嵌入式学习day33-网络-c/s

网络:
    不同主机的 进程间通信
    
     [西安]                    [成都]
      QQ                       QQ

  网
    无线  ---4G / 5G   卫星 
    有线  ---光纤
  QQ 
    软件层面 -- 链接 --- 逻辑上 
     
    物理层面问题 --- 通路 
    逻辑层面问题 --- 通路 

网络:
   怎么通信的?

   

   上网 
   www.baidu.com 
  
   网络通信 
   
   pc <-------------->百度服务器
   
   网络 --- 因特网 

tcp/ip协议：

实现不同硬件体系结构间以及不同软件间的通信

IP地址：

就是网络中身份证，用来唯一的标识一台主机

ip = 网络号 + 主机号（区号 + 电话号）

ip本质是32位的数值

点分十进制 0~255 | 0~255 | 0~255 | 0~255 |

子网掩码：

和ip地址与运算获取IP地址中的网络地址

和ip堵住或运算主机地址

区分网络

默认网关：

一个网络到另一个网络的关口

域名解析系统：

将www.baidu.com(域名，计算机名)转换成百度服务器的IP地址

通信：

物理链路

逻辑链路

分层：

1. 7应用层           //你好
2. 6表示层           //压缩 加密
3. 5会话层           //管理一次通信过程
4. 4传输层           //传输过程中网络信息控制
5. 3网络层           //网络间如何通信
6. 2数据链路层    //01组合的数据帧
7. 1物理层           //物理通信电气特性

8. 

   OSI模型（开放的系统互联模型）：
9. OSI是一个参考模型（教学模型）
10. 实际用到网络层次---TCP/IP模型

TCP(transmision control protocol):(类似 打电话)---可靠(1.连接 2.可靠传输 3.字节流)
    特点:
    a.面向连接(就是在进行通信之前，必须建立好一条逻辑上的通路)
    b.提供可靠传输(四个"无"，无丢失，无失序，无差错，无重复)

    建立连接: 
        tcp三次握手 目的:建立连接

        client      ------------------  server
        1           -- 我要通话     -->  1   //连接的请求 
        2           <--嗯，我知道了,你可以-- //对方接听电话 喂 
        3            -- 嗯，好的     -->     //喂 
    
    可靠的连接。
                
  类似,打电话.

    应用场合：
    (1). 对可靠性要求较高场合
    (2). QQ微信等 软件的登录时

TCP（即传输控制协议）：
是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数
据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)
适用情况：
1. 适合于对传输质量要求较高，以及传输大量数据的通信。
2. 在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议
3. MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用TCP协议

UDP(Userdatagram Protocol)：(类似 生活中的广播)）(1.不可靠，2.无连接 3.数据报)
特点：
不提供可靠传输，
在数据发送时，不需要建立连接
应用：
（1）.小数据，但是对速度要求较高
(QQ.及时文本信息，语音等)，实时性要求较高场合！
(2).广播，组播//电子教师（vnc--- 广播)
(3）.无线网的传输//udp

• 面向连接（connection-oriented）
  指在通信之前，必须先建立一个 逻辑连接，之后才能传输数据。

  • 建立连接 → 传输数据 → 释放连接

  • 典型代表：TCP

• 无连接（connectionless）
  发送数据之前 不需要建立连接，直接把数据报文发出去即可。

  • 发数据 → 不管对方是否存在

  • 典型代表：UDP

TCP 的“面向连接”

在 TCP 中，所谓的 连接 并不是物理电缆，而是一个 内核维护的通信状态。

• TCP 在建立连接时会经过 三次握手，确保：

  • 双方都能收发数据；

  • 初始序列号确认，保证数据可靠传输；

  • 为传输分配内核资源（缓冲区、控制块等）。

只有在连接建立后，应用程序才能 send() 和 recv() 数据。

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网络通信模式:
c/s
  client 客户端 
  server 服务器 
  qq 微信 
  
  qq_a <-----腾讯服务器-----> qq_b
  
b/s
  browser  浏览器
  server   服务器 
  
  
p2p 
  peer to peer 
   点 对 点 

tcp cs模型:

tcp通信 类似 打电话 
tcp客户端: //角色 --- 主动的一方 
    socket    //买了个电话 
    bind(可选) //买了sim卡 
    connect   //拨打电话 
    ----------------------
    write    //通信
    read
    close    //挂机
tcp服务器://角色 --- 被动的一方
    socket   //买了个电话 
    bind     //买了sim卡 
    listen   //监听--待机 
    accept   //接听 
    -------------------
    read     //通信
    write
    close    //挂机

阶段	服务器端函数	客户端函数
创建套接字	socket()	socket()
绑定地址端口	bind()	（可省略，由内核自动分配端口）
进入监听状态	listen()	—
建立连接	accept()（被动等待）	connect()（主动发起）
数据传输	send()/recv() 或 write()/read()	send()/recv() 或 write()/read()
关闭连接	close()（关闭新旧套接字）	close()

socket：

一种通信机制，支持不同主机、不同进程之间的数据交换。它既可以用于 本地通信（Unix 域套接字），也可以用于 网络通信（TCP/UDP 等）。

参数说明

1. domain（协议族/地址族）

   • AF_INET：IPv4

   • AF_INET6：IPv6

   • AF_UNIX：本地 Unix 域套接字

2. type（套接字类型）

   • SOCK_STREAM：字节流，面向连接（通常用于 TCP）

   • SOCK_DGRAM：数据报，无连接（通常用于 UDP）

   • SOCK_RAW：原始套接字，直接操作 IP 层（多用于网络工具/安全）

3. protocol（协议号）

   • 一般为 0，表示根据前两个参数自动选择。

   • 如果 domain=AF_INET, type=SOCK_STREAM，默认就是 TCP。

   • 如果 domain=AF_INET, type=SOCK_DGRAM，默认就是 UDP。

返回值

• 成功：返回一个 文件描述符（int 类型），用于标识 socket。

• 失败：返回 -1，并设置 errno。

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>int socket(int domain, int type, int protocol);

#include "head.h"/* 创建一个IPv4的流式套接字（TCP） */
int main(int argc, char const *argv[])
{int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (fd < 0){perror("socket fail");return -1;}printf("fd = %d\n", fd); //套接字文件描述符的值return 0;    
}

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P2P 是一种 网络通信模式，全称 Peer-to-Peer，中文叫 点对点 或 对等网络。
在这种模式下，网络中的每一台计算机（peer）都是平等的节点，既可以作为 客户端 请求服务，也可以作为 服务器 提供服务。

这与传统的 C/S（Client-Server）架构 不同：

• 在 C/S 架构中，服务器是中心节点，客户端只能向服务器请求。

• 在 P2P 架构中，没有绝对的中心，节点之间可以直接通信。

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connect

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

1.作用

主动向服务器发起连接请求，完成 TCP 三次握手。

2.参数

• sockfd：由 socket() 返回的套接字描述符。

• addr：服务器的地址结构体指针（如 sockaddr_in）。

• addrlen：地址结构体的大小（sizeof(struct sockaddr_in)）。

3.返回值

• 成功：返回 0，此时连接已建立。

• 失败：返回 -1，并设置 errno（如 ECONNREFUSED、ETIMEDOUT）。

 struct sockaddr_in seraddr;seraddr.sin_family = AF_INET;  // ipv4seraddr.sin_port = htons(8080);  // 服务器端口seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.32.1");  // 服务器 IP //点十分制->32位if (connect(fd, (const struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr)) < 0){perror("connect fail");return -1;}while (1){fgets(buf, sizeof(buf), stdin);write(fd, buf, strlen(buf)+1);}

bind

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

1. 作用

• 把一个 套接字 (socket) 和一个 本地地址 (IP + 端口) 绑定起来。

• 只有绑定了地址，操作系统才知道：

  • 服务器要在哪个端口上等待客户端连接；

  • UDP 通信时，要用哪个端口号发数据。

 在 服务器端，bind() 是必需的；
 在 客户端，如果不 bind()，内核会自动分配一个临时端口。

2. 参数

1. sockfd

   • 由 socket() 创建返回的文件描述符。

   • 必须是一个还没被绑定的套接字。

2. addr

   • 本地地址结构体指针。

   • 一般用 struct sockaddr_in（IPv4） 或 struct sockaddr_in6（IPv6）。

   • 需要强制转换为 (struct sockaddr *)。

3. addrlen

   • 结构体的大小，通常是 sizeof(servaddr)。

if (bind(fd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr)) < 0){perror("bind fail");return -1;}

litsen

int listen(int sockfd, int backlog);

1. 作用

• 把一个 主动套接字（默认）变成 被动套接字，用于在服务器端 监听客户端的连接请求。

• 调用 listen() 后，套接字就进入了 监听状态 (LISTEN)，内核会为它维护一个 连接队列，保存尚未被 accept() 处理的连接请求。

注意：

• 只有 面向连接的套接字（TCP，SOCK_STREAM） 才能调用 listen()。

• UDP (SOCK_DGRAM) 是无连接的，不需要 listen()。

2. 参数

1. sockfd

   • 由 socket() 创建并且已经 bind() 过的套接字。

   • 如果没 bind() 就 listen()，系统可能会自动分配一个随机端口（通常服务器不会这么做）。

2. backlog

   • 未处理连接队列的最大长度。

   • 内核为监听套接字维护两个队列：

     • 未完成连接队列（半连接队列，三次握手还没完成）。

     • 已完成连接队列（握手完成，等待 accept() 处理）。

   • backlog 控制这两个队列的长度（不同系统实现略有差异）。

   • 常见值：5、128，有些系统上会受到 somaxconn 参数限制。

3. 返回值

• 成功：返回 0。

• 失败：返回 -1，并设置 errno。常见错误：

  • EADDRINUSE：地址已被占用（通常是端口冲突）。

  • EINVAL：套接字未绑定，或类型不对（比如 UDP）。

if (listen(fd, 5) < 0){perror("listen fail");return -1;}

accept

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

1. 作用

• 从 已完成连接队列 中取出一个客户端连接，生成一个新的套接字，供服务器和该客户端通信。

• 调用时如果队列里没有连接：

  • 在 阻塞模式 下：accept() 会阻塞，直到有新的客户端连接。

  • 在 非阻塞模式 下：立即返回 -1，并设置 errno=EAGAIN 或 EWOULDBLOCK。

👉 简单来说：

• 监听 socket（listen 返回的那个 sockfd）只负责监听，不直接收发数据。

• accept() 返回的新 socket 才能和客户端进行 send() / recv()。

2. 参数

1. sockfd

   • 由 socket() 和 bind()、listen() 创建的监听套接字。

2. addr

   • 用来存放 客户端地址信息（如 IP 和端口）。

   • 类型是 struct sockaddr *，一般传 struct sockaddr_in。

   • 如果不需要客户端地址，可以传 NULL。

3. addrlen

   • 输入输出参数：

     • 传入时：指明 addr 结构体的大小。

     • 返回时：存放客户端地址的实际长度。

   • 如果不关心客户端信息，可以传 NULL。

3. 返回值

• 成功：返回一个新的 套接字描述符（用于和客户端通信）。

• 失败：返回 -1，并设置 errno，常见错误：

  • EAGAIN / EWOULDBLOCK：非阻塞模式下，队列中没有连接。

  • ECONNABORTED：客户端连接在完成三次握手后立即被关闭。

  • EMFILE / ENFILE：文件描述符耗尽（服务器太忙）。

struct sockaddr_in seraddr;seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(8080);seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.32.128");int connfd = accept(fd, NULL, NULL);if (connfd < 0){perror("accept fail");return -1;}    printf("---client connect---\n");

while (1)
{ struct sockaddr_in cliaddr;bzero(&cliaddr, 0);socklen_t len = sizeof(cliaddr);int connfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);if (connfd < 0){perror("accept fail");return -1; }printf("---client connect---\n");printf("client ip: %s\n", inet_ntoa(cliaddr.sin_addr)); // 将网络字节的地址转换成IP地址（转换为点分十进制格式的字符串）printf("client port: %d\n", ntohs(cliaddr.sin_port));
}return 0;    
}