网络基础
字节序和大小端
字节序,顾名思义字节的顺序,就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序,也就是说对于单字符来说是没有字节序问题的,字符串是单字符的集合,因此字符串也没有字节序问题。
字符串也没有字节序问题
- Little-Endian -> 主机字节序 (小端)
数据的低位字节存储到内存的低地址位, 数据的高位字节存储到内存的高地址位
我们使用的PC机,数据的存储默认使用的是小端
- Big-Endian -> 网络字节序 (大端)
数据的低位字节存储到内存的高地址位, 数据的高位字节存储到内存的低地址位
套接字通信过程中操作的数据都是大端存储的,包括:接收/发送的数据、IP地址、端口。
// 有一个16进制的数, 有32位 (int): 0xab5c01ff
// 字节序, 最小的单位: char 字节, int 有4个字节, 需要将其拆分为4份
// 一个字节 unsigned char, 最大值是 255(十进制) ==> ff(16进制)
内存低地址位 内存的高地址位
--------------------------------------------------------------------------->
小端: 0xff 0x01 0x5c 0xab
大端: 0xab 0x5c 0x01 0xff
大小端转换函数
整形数字的转换
#include <arpa/inet.h>
// u:unsigned
// 16: 16位, 32:32位
// h: host, 主机字节序
// n: net, 网络字节序
// s: short
// l: int
// 这套api主要用于 网络通信过程中 IP 和 端口 的 转换
// 将一个短整形从主机字节序 -> 网络字节序
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
// 将一个整形从主机字节序 -> 网络字节序
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
// 将一个短整形从网络字节序 -> 主机字节序
uint16_t ntohs(uint16_t netshort)
// 将一个整形从网络字节序 -> 主机字节序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
IP地址转换
字符串到整形 小段->大端
// 主机字节序的IP地址转换为网络字节序
// 主机字节序的IP地址是字符串, 网络字节序IP地址是整形
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
参数:
- af: 地址族(IP地址的家族包括ipv4和ipv6)协议
- AF_INET: ipv4格式的ip地址
- AF_INET6: ipv6格式的ip地址
- src: 传入参数, 对应要转换的点分十进制的ip地址: 192.168.1.100
- dst: 传出参数, 函数调用完成, 转换得到的大端整形IP被写入到这块内存中
返回值:成功返回1,失败返回0或者-1
大端->小端 字符串->字符串
#include <arpa/inet.h>
// 将大端的整形数, 转换为小端的点分十进制的IP地址
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
-
参数:
- af: 地址族协议
AF_INET: ipv4格式的ip地址
AF_INET6: ipv6格式的ip地址 - src: 传入参数, 这个指针指向的内存中存储了大端的整形IP地址
- dst: 传出参数, 存储转换得到的小端的点分十进制的IP地址
- size: 修饰dst参数的, 标记dst指向的内存中最多可以存储多少个字节
- af: 地址族协议
-
返回值:
成功: 指针指向第三个参数对应的内存地址, 通过返回值也可以直接取出转换得到的IP字符串
失败: NULL
sockaddr结构
// 在写数据的时候不好用,写不方便
struct sockaddr {
sa_family_t sa_family; // 地址族协议, ipv4
char sa_data[14]; // 端口(2字节) + IP地址(4字节) + 填充(8字节)
}
typedef unsigned short uint16_t;
typedef unsigned int uint32_t;
typedef uint16_t in_port_t;
typedef uint32_t in_addr_t;
typedef unsigned short int sa_family_t;
#define __SOCKADDR_COMMON_SIZE (sizeof (unsigned short int))
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;
};
// sizeof(struct sockaddr) == sizeof(struct sockaddr_in)
// 所有数据先转换成大端再输入
// 使用sockaddr_in初始化,然后转换成sockaddr进行输入
struct sockaddr_in
{
sa_family_t sin_family; /* 地址族协议: AF_INET */
in_port_t sin_port; /* 端口, 2字节-> 大端 */
struct in_addr sin_addr; /* IP地址, 4字节 -> 大端 */
/* 填充 8字节 */
unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) - sizeof(sin_family) -
sizeof (in_port_t) - sizeof (struct in_addr)];
};
通信流程
服务器端流程
监听的文件描述符listen_fd只需要有一个,它只用于监听连接,而不参与收发数据。
用于通信的文件描述符correspond_fd负责和客户端进行通信,有多少个客户端建立了连接,就有多少个correspond_fd,与之对应的,客户端也有一个correspond_fd负责和服务端通信。
- 创建一个用于监听的套接字,是一个文件描述符
int lfd = socket();
- 将文件描述符和本地的一个端口绑定
bind();
- 设置(监听成功之后开始监听, 监听的是客户端的连接)
listen();
- 等待并接受客户端的连接请求, 建立新的连接, 会得到一个新的文件描述符(通信的),没有新连接请求就阻塞
int cfd = accept();
- 读写操作 默认是阻塞的
// 接收数据
read(); / recv();
// 发送数据
write(); / send();
- 断开
close();
服务器端流程
- 创建一个通信的套接字
int cfd = socket();
- 连接服务器,需要知道IP和端口
connect();
- 读写操作 默认是阻塞的
// 接收数据
read(); / recv();
// 发送数据
write(); / send();
- 断开
close();