学习笔记11(选做)
第13章 TCP/IP和网络编程
13.1 TCP/IP协议
IPv4 32位地址
IPv6 128位地址
TCP/IP的哥哥层级以及每一层及的代表性组件及其功能
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mail、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。
13.2 网络和主机字节序
计算机可以使用打断字节序，也可以使用小段字节序。在互联网上，数据是中按网络序排列，这是大端。在小端机器上，可在主机序和网络序之间转换数据。
13.3 TCP/IP网络中的数据流
应用层—>传输层—>IP网络层—>网络链路层
13.4 网络编程
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，我们从客户主机运行客户及。在UDP中，服务器等待来自客户机的户籍包，处理数据包并生成对客户及的相应。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。
1、套接字地址
-
TCP/IP网络的sin_family始终设置位AF_INET
-
sin_port包含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
2、套接字API
socket() //船舰一个套接字并返回一个文件描述符
- int udp_sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)
创建一个用于发送/接收UDP数据报的套接字 - int tcp_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)
创建一个用于发送/接收数据流的面向连接的TCP套接字 - int bind(int scokfd,struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen)
bind()系统调用讲addr指定的地址分配给文件毛舒服用引用的套接字
bind()系统调用讲addr指定的地址分配给文件毛舒服用引用的套接字
sendto()将缓冲区章的len字节数据发送到由dest_addr标识的目标主机。该目标主机包含目标主机IP和端口号。recvfrom（）从客户机主机接收数据。除了数据之外，他还用客户机的IP和端口号填充src_addr，从而允许服务器将应答发送回客户机。
TCP服务器使用listen()和accept()来接收来自客户机的连接
int listen（int sockfd，int backlog）；
int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen)
int connect(int sockfd,const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen)
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，他们唯一的区别是send()和recv()中的flag参数不同，通常情况下可以将其设置位0.
13.5 IP主机和IP地址
- 主机
主机是支持TCP/IP协议的计算机或设备。
每个主机由一个32位的IP地址来标识。为方便起见，32位的IP地址号通常用点记法（点分十进制）表示，例如:134.121.64.1，其中各个字节用点号分开。主机也可以用主机名来表示，如dns1.eec.wsu.edu。
- IP地址
分为两部分，即NetworkID字段和HostID字段。
根据划分，IP地址分为A~E类。例如，一个B类P地址被划分为一个16位NetworkID，其中前2位是10，然后是一个16位的HostID字段。发往P地址的数据包首先被发送到具有相同networkID 的路由器。路由器将通过HostID将数据包转发到网络中的特定主机。
每个主机都有一个本地主机名localhost，默认P地址为127.0.0.1。本地主机的链路层是一个回送虚拟设备，它将每个数据包路由回同一个 localhost。
13.6 IP协议
用于在IP主机之间发送/接收数据包。IP尽最大努力运行。IP主机只向接收主机发送数据包，但它不能保证数据包会被发送到它们的目的地，也不能保证按顺序发送。
IP数据包
由IP头、发送方地址和接收方IP地址以及数据组成。
IP数据包格式
每个数据包的大小最大为64KB。IP头包含有关数据包的更多信息，例如数据包的总长度、数据包使用TCP还是UDP、生存时间(TTL)计数、错误检测的校验和等。
路由器
接收和转发数据包的特殊IP主机。
一个IP数据包可能会经过许多路由器，或者跳跃到达某个目的地。每个IP包在IP报头中都有一个8位生存时间(TTL)计数，其最大值为255。在每个路由器上，TTL会减小1。如果TTL减小到0，而包仍然没有到达目的地，则会直接丢弃它。这可以防止任何数据包在IP网络中无限循环。
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。
如ping是一个向目标主机发送带时间戳UDP包的应用程序。接收到一个pinging数据包后，目标主机将带有时间戳的UDP包回送给发送者，让发送者可以计算和显示往返时间。
如果目标主机不存在或宕机，当TTL减小为0时，路由器将会丢弃pinging UDP数据包。在这种情况下，用户会发现目标主机没有任何响应。用户可以尝试再次ping，或者断定目标主机宕机。
TCP
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。
端口编号
端口号是分配给应用程序的唯一无符号短整数。
要想使用UDP或TCP，应用程序（进程）必须先选择或获取一个端口号。前1024个端口号已被预留。其他端口号可供一般使用。应用程序可以选择一个可用端口号，也可以让操作系统内核分配端口号。
应用程序 = （主机IP， 协议， 端口号）
网络和主机字节序
计算机可以使用大端字节序，也可以使用小端字节序。在互联网上，数据始终按网络序排列，这是大端。在小端机器上，例如基于Intel x86的PC，htons()、htonl()、ntohs()、ntohl()等库函数，可在主机序和网络序之间转换数据。
TCP/IP网络中的数据流
实践
代码：
代码链接：https://gitee.com/ganningyu/oxygen.git
https://gitee.com/ganningyu/oxygen/blob/master/test13.c
运行结果：
问题与解决
Q1：
紧急消息是字符串890，还是90？如若不是，是否为单个字符0？
A1：
除紧急指针的前面一个字节外, 数据接收方将通过调用常用输入函数读取剩余部分. 换言之, 紧急消息的意义在于督促消息处理, 而非紧急传输形式受限的消息.
Q2：
哪种情况合适使用readv和writev 函数?
A2：
实际上, 能使用函数的所有情况都适用. 例如, 需要传输的数据分别位于不同缓冲(数组)时, 需要多次调用write 函数. 此时可以通过1次 writev 函数调用替代操作, 当然会提高效率. 同样, 需要将输入缓冲的数据读入不同位置时, 可以不必多次调用 read 函数, 而是利用1次 readv 函数就能大大提高效率.
即使仅从 C 语言角度看, 减少函数调用次数也能提高响应的性能. 但其更大的意义在于减少数据包个数. 假设为了提高效率而在服务器端明确阻止了 Nagle 算法. 其实writev 函数在不采用Nagle 算法时更有价值
