网络编程，TCP协议-蒲公英云

一、网络编程学习大纲。
1、网络体系结构模型。
2、网络编程专业术语：socket、IP地址、端口号。
3、配置ubuntu系统IP地址。
4、通信协议：TCP协议、UDP协议。
5、网络编程IO模型：阻塞IO、非阻塞IO、多路复用、信号驱动。
6、超时接收数据方式。

二、网络编程专业术语。
1、系统编程中进程之间通信与网络编程有什么区别？
网络编程其实也是属于进程之间的通信。
系统编程进程之间通信：管道通信，信号，消息队列，共享内存，他们的特点可以实现同一台主机内部的两个任意的进程之间的通信。
网络编程可以作用于同一个主机/跨主机的两个任意的进程。

2、网络体系结构模型。
只要主机能够进行网络通信，主机内部就会有这个结构模型。

OSI模型(7层)
1）应用层 -> 老板想说的话。
2）表示层 -> 秘书将老板想说的话写成一封信。
3）会话层 -> 前台将信塞到信封里面，然后在信封上写上对方的地址。
4）传输层 -> 邮差会想：待会我选择什么方式去送信 -> 公交/地铁？ -> TCP协议、UDP协议
5）网络层 -> 邮差分析地址在哪里 -> IP协议
6）数据链路层-> 邮差选择一条正确线路进行传输
7）物理层 -> 出发！ -> 网卡、网口、网线。

TCP/IP协议模型(4层)
1）应用层 -> 老板把自己想说的话，写入到一封信中，然后写上对方的地址，并塞到信箱中。
2）传输层 -> 邮差会想：待会我选择什么方式去送信 -> 公交/地铁？ -> TCP协议、UDP协议
3）网络层 -> 邮差分析地址在哪里 -> IP协议
4）网络接口与物理层 -> 选择一条正确的路线后出发。

3、什么是socket？
1）socket在英文中翻译为套接字，插座，排插。（因为插座种类非常多，就好像有很多协议一样，这些协议必须一致，才可以进行通信。）
网络编程 -> 套接字编程、socket编程。

2）socket()其实也是一个函数接口。
该函数功能：就是创建一个套接字。

3）socket也指套接字 -> 特殊的文件描述符。

4、什么是IP地址？
例如： 192.168.14.2 -> 点分制
在一个局域网中，每一台主机都会有一个IP地址，而且IP地址必须是相同的网段 -> 指的是IP地址前3个数字一样。
每一个IP地址都是32位。如果在网络编程的代码中使用到IP地址，那么就必须把这32位的数据转成网络字节。

5、什么是端口号？
在一个局域网中，两台主机需要通信，除了IP地址需要处于同一个网段中，还需要使用相同的端口号。

主机A 主机B
IP地址相同网段： 192.168.14.2 192.168.14.4
相同的端口号： 5000 5000

端口号是16位。如果在网络编程的代码中使用到端口号，那么就必须把这16位的数据转成网络字节。
系统用了端口： 0~1023 （用户不能使用）
用户有效端口： 1024~65535 （用户随便用） -> 端口号使用结束后，至少等待1分钟之后，才能再次使用。

三、配置ubuntu系统IP地址。

启用网卡。
gec@ubuntu:~$ sudo ifconfig ens33 up

1、以老关IP地址为例子。

192.168.14.2 -> 老关的电脑。
192.168.14.3 -> 老关的开发板。
192.168.14.4 -> 老关的ubuntuIP地址。

2、查看当前ubuntu的IP地址。
gec@ubuntu:/mnt/hgfs/GZ2057/09 系统编程/08/thread_pool/pool_test$ ifconfig
网卡名字
ens33 Link encap:Ethernet HWaddr 00295e:0a
inet addr:192.168.14.18 -> 当前ubuntu的IP地址

3、临时配置ubuntuIP地址。
gec@ubuntu:/mnt/hgfs/GZ2057/09 系统编程/08/thread_pool/pool_test$ sudo ifconfig ens33 192.168.14.4
[sudo] password for gec:

（重启终端无效）

4、修改IP地址配置文件的权限。
gec@ubuntu:~$ sudo chmod 777 /etc/network/interfaces

5、如果需要永久配置，则需要打开一个IP地址配置文件：
gec@ubuntu:~$ vi /etc/network/interfaces

# interfaces(5) file used by ifup(8) and ifdown(8)
auto lo
iface lo inet loopback

-——————————————- 补充以下的内容即可 —————————
auto ens33
iface ens33 inet static

address 192.168.14.x -> 记得用自己的。
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.14.1
-———————————————

输入完之后，记得保存退出。

6、重启虚拟机。

四、通信协议。 —- TCP协议。
1、TCP协议特点？
TCP协议全称： Tranmission Control Protocol
传输控制协议

TCP协议通信类似于现实打电话，必须要连接上才能通信。 -> TCP协议是一种可靠的传输方式。
TCP协议作用场景：账号登录，文件传输。

2、分析TCP协议原理。
TCP协议能够正常连接，原因是双方遵循三次握手协议。
1）第一次握手：
在建立TCP连接时，客户端发送syn包(seq=j)给服务器，客户端等待服务器确认。

2）第二次握手：
服务器收到了syn包之后，必须确认客户端的SYN(ack=j+1),同时服务器也会发送一个SYN包(seq=k)给客户端,即SYN+ACK，此时服务器进入等待状态。

3）第三次握手：
客户端收到服务器发过来的SYN+ACK包，想服务器发送确认包(ACK=k+1),此包发送完毕，客户端与服务器就连接上了。

3、示例。
发送端：
#include “head.h”

int main(int argc,char *argv[]) // ./rose 50000
{
//1. 创建TCP套接字
int sockfd;
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
printf(“sockfd = %d\n”,sockfd);

//2. 绑定IP地址，端口号
struct sockaddr_in srvaddr;
socklen_t len = sizeof(srvaddr);
bzero(&srvaddr,len);

srvaddr.sin_family = AF_INET; //地址族
srvaddr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); //端口号
srvaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //IP地址 /usr/include/linux/in.h

bind(sockfd,(struct sockaddr *)&srvaddr,len);

//3. 设置监听套接字
//调用listen之前： sockfd -> 待连接的套接字
listen(sockfd,5);
//调用listen之后： sockfd -> 监听套接字

//4. 等待客户端的连接
struct sockaddr_in cliaddr;
int connfd;

connfd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&len);
if(connfd >= 0)
{
printf(“connfd = %d\n”,connfd);
printf(“new connection:%s\n”,inet_ntoa(cliaddr.sin_addr));
}

//5. 读取套接字上的数据
char buf[100];
while(1)
{
bzero(buf,sizeof(buf));
recv(connfd,buf,sizeof(buf),0);
printf(“from jack:%s”,buf);

if(strncmp(buf,”fenshou”,7) == 0)
{
break;
}
}

//6. 回收TCP套接字的资源
close(sockfd);
close(connfd);

return 0;
}

接收端：
#include “head.h”

int main(int argc,char *argv[]) // ./jack 192.168.14.4 50000
{
//1. 创建TCP套接字
int sockfd;
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
printf(“sockfd = %d\n”,sockfd);

//2. 准备rose的IP地址。
struct sockaddr_in srvaddr;
socklen_t len = sizeof(srvaddr);
bzero(&srvaddr,len);

srvaddr.sin_family = AF_INET; //地址族
srvaddr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); //端口号
inet_pton(AF_INET,argv[1],&srvaddr.sin_addr); //设置好Rose的IP地址

//3. 发起连接
//connect调用之前： sockfd -> 待连接套接字
int ret = connect(sockfd,(struct sockaddr *)&srvaddr,len);
if(ret > 0)
{
printf(“connect success!\n”);
}
//connect调用之后： sockfd -> 已连接套接字

//4. 发送数据给rose
char buf[100];

while(1)
{
bzero(buf,sizeof(buf));
fgets(buf,sizeof(buf),stdin);

send(sockfd,buf,strlen(buf),0);
if(strncmp(buf,”fenshou”,7) == 0)
{
break;
}
}

//5. 回收TCP套接字的资源
close(sockfd);

return 0;
}

作业1：尝试使用老关的代码试试能不能通信。自己与自己的ubuntu通信。
作业2：自己的ubuntu与自己的开发板通信。
自己的ubuntu与同桌的ubuntu通信。
自己的开发板与同桌的ubuntu通信。
自己的开发板与同桌的开发板通信。

作业3：修改代码，实现客户端与服务器互相收发。
作业4：写一个回射服务器，客户端发送了什么数据给服务器，服务器就会回发什么数据给客户端。
作业5：去看昨晚的project代码。