第十三章学习笔记

13.TCP/IP和网络编程

TCP/IP协议

TCP/IP 是互联网的基础。TCP代表传输控制协议。IP代表互联网协议。目前有两个版本的IP,即IPv4和IPv6。IPv4使用32位地址，IPv6则使用128位地址。本节围绕IPv4进行讨论，它仍然是目前使用最多的IP版本。TCP/IP的组织结构分为几个层级，通常称为TCP/IP堆栈。
顶层是使用TCP/IP的应用程序。用于登录到远程主机的ssh、用于交换电子邮件的邮件、用于Web页面的http等应用程序需要可靠的数据传输。通常，这类应用程序在传输层使用TCP。另一方面有些应用程序，例如用于查询其他主机的ping命令，则不需要可靠性。这类应用程序可以在传输层使用UDP来提高效率。
顶层是使用TCP/IP的应用程序。用于登录到远程主机的ssh、用于交换电子邮件的邮件、用于Web页面的http等应用程序需要可靠的数据传输。通常，这类应用程序在传输层使用TCP。另一方面有些应用程序，例如用于查询其他主机的ping命令，则不需要可靠性。这类应用程序可以在传输层使用UDP来提高效率。

网络编程

1. 网络编程平台
   用户可选择使用服务器上的用户账号进行编程或者直接使用PC设备

2. 服务器-客户机计算模型

大多数网络编程任务都基于服务器-客户机计算模型。在服务器-客户机计算模型中，我们首先在服务器主机上运行服务器进程。然后，我们从客户机主机运行客户机。在 UDP 中，服务器等待来自客户机的数据报，处理数据报并生成对客户机的响应。在TCP 中、服务器等待客户机连接。客户机首先连接到服务器，在客户机和服务器之间建立一个虚拟电路。建立连接后，服务器和客户机可以交换连续的数据流。

3. 套接字编程

在网络编程中，TCP/IP 的用户界面是通过一系列C语言库函数和系统调用来实现的，这些函数和系统调用统称为套接字 API。为了使用套接字API，我们需要套接字地址结构，它用于标识服务器和客户机。netdb.h和 sys/socketh中有套接字地址结构的定义。

套接字地址

struct sockaddr_in{
	sa_family_t sin_family;
	in_port_t sin_port;
	struct in_addr sin_addr;
};
struct in_addr{
	uint32_t s_addr;
};

send()/read()以及recv/write()
建立连接后，两个TCP主机都可以使用send()/write()发送数据，并使用recv()/read()接收数据。它们唯一的区别是send()和recv()中的flag参数不同，通常情况下可以将其设置为0。
asize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags), asize_t write(sockfd, void *buf, size_t, len)
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, bize_t len, int flags); asize_t read(sockfd, void *buf, size_t len);
通用套接字地址结构

sockaddr
struct sockaddr
{
uint8_t           sa_len;
sa_family_t       sa_family;
char              sa_data[14];
};

●TCP/IP 网络的 sin_family 始终设置为AF_INET。

● sin_port 包含按网络字节顺序排列的端口号。

● sin addr是按网络字节顺序排列的主机 IP地址。

• UDP
  UDP是用户数据报协议。
  UDP在IP上运行，用于发送/接收数据报。与IP类似，UDP不能保证可靠性，但是快速高效。它可用于可靠性不重要的情况。
  ping使用的是UDP协议。

• TCP
  TCP（传输控制协议）是一种面向连接的协议，用于发送/接收数据流。TCP也可在IP上运行，但它保证了可靠的数据传输。通常，UDP类似于发送邮件的USPS,而TCP类似于电话连接。

WEB和CGI编程

万维网（WWW）或Web是互联网上的资源和用户组合，它使用超文本传输协议（HTTP）（RFC 26161999）进行信息交换。自 20世纪 90年代初问世以来，随着互联网能力的不断扩展，Web已经成为世界各地人们日常生活中不可或缺的一部分。因此，对于计算机科学的学生来说.了解这项技术非常重要。

实践

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
 
#define MAXLINE 256
#define PORT 6552
void sys_err(char *msg){
    perror(msg);
    exit(-1);
}
int main(int argc , char **argv){
 
 
    int sockFd,n;
    char recvLine[MAXLINE];
    struct sockaddr_in servAddr;
 
    if (argc != 2) {
        sys_err("usage: a.out <IPaddress>");
    }
 
    sockFd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
 
 
    memset(&servAddr,0,sizeof(servAddr));
 
    servAddr.sin_family = AF_INET;
    servAddr.sin_port = htons(PORT);
    if (inet_pton(AF_INET,argv[1],&servAddr.sin_addr) <= 0) {
 
        sys_err("inet_pton error");
    }
 
    connect(sockFd,(struct sockaddr *)&servAddr,sizeof(servAddr));
 
 
    while((n=read(sockFd,recvLine,MAXLINE)) >0 ){
        recvLine[n] = '\0';
        if(fputs(recvLine,stdout) == EOF){
            sys_err("fputs error");
        }
    }
    if(n <0){
        sys_err("read error");
    }
    return 0;
}

运行结果为：