网络协议 UDP编程

网络:数据传输,数据共享

1.网络协议模型:

OSI协议模型

应用层实际发送的数据
表示层发送的数据是否加密
会话层是否建立会话连接
传输层数据传输的方式（数据报、流式）
网络层数据的路由(如何从一个局域网到达另一个局域网) IP地址
数据链路层局域网下如何通信
物理层物理介质的连接

TCP/IP协议模型

应用层传输的数据
传输层传输的方式
网络层数据如何从一台主机到达另一台主机
网络接口层物理介质的连接

应用层:
HTTP 超文本传输协议
HTTPS
FTP 文件传输协议
TFTP 简单文本传输协议
SMTP 邮件传输协议
MQTT
TELNET
..

传输层:
UDP 用户数据报协议
特点:
1.实现机制简单
2.资源开销小
3.不安全不可靠

TCP 传输控制协议
特点:
1.实现机制复杂
2.资源开销大
3.安全可靠

网络层:
IPv4

IP地址:唯一标识网络中一台主机的标号
IP地址:网络位 + 主机位
子网掩码:用来标识IP地址的网络位和主机位
子网掩码是1的部分表示IP地址的网络位
子网掩码是0的部分表示IP地址的主机位
网段号:网络位不变,主机位全为0,表示网段号
广播地址:网络位不变,主机位全为1,表示广播地址

IP地址类型:
A类
1.0.0.0 - 126.255.255.255
子网掩码:255.0.0.0
管理超大规模网络
10.0.0.0 - 10.255.255.255

B类
128.0.0.0 - 191.255.255.255
子网掩码:255.255.0.0
管理大中规模型网络
172.16.0.0 - 172.31.255.255

C类
192.0.0.0 - 223.255.255.255
子网掩码:255.255.255.0
管理中小规模型网络
192.168.0.0 - 192.168.255.255

D类
224.0.0.0 - 239.0.0.0
用于组播

E类
240.0.0.0 - 255.255.255.255
用于实验

2.UDP编程

socket套接字编程:

1.发端:

socket
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能:
创建一个用来通信的文件描述符
参数:
domain:使用的协议族 AF_INET (IPv4协议族)
type:套接字类型
SOCK_STREAM:流式套接字
SOCK_DGRAM:数据报套接字
SOCK_RAW:原始套接字
protocol:协议
默认为0
返回值:
成功返回文件描述符
失败返回-1

sendto
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能:
利用套接字向指定地址发送数据信息
参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:发送数据空间首地址
len:发送数据的长度
flags:属性默认为0
dest_addr:目的地址信息存放的空间首地址
addrlen:目的地址的长度

struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */
in_port_t sin_port; /* port in network byte order */
struct in_addr sin_addr; /* internet address */
};

/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};

返回值:
成功返回实际发送字节数
失败返回-1

inet_addr:
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能：
将字符串IP地址转换为内存中的IP地址

htons
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
功能:
将本地字节序转换为网络的大端字节序

close

收端 1.recvfrom
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能:
从套接字中接收数据
参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:存放数据空间首地址
flags:属性默认为0
src_addr:存放IP地址信息的空间首地址
addrlen:存放接收到IP地址大小空间的首地址
返回值:
成功返回实际接收字节数
失败返回-1

UDP编程：

UDP编程:
发端：socket -> sendto -> close
收端: socket -> bind -> recvfrom -> close

练习:
编写程序实现两台主机间传输一个文件
./recv

./send
a.txt

4.UDP需要注意的细节点:
1.UDP是无连接,发端退出,收端没有任何影响
2.UDP发送数据上限,最好不要超过1500个字节
3.UDP是不安全不可靠的,连续且快速的传输数据容易产生数据丢失

5.wireshark
抓包工具

操作流程:
1.sudo wireshark
打开wireshark抓包工具
2.选择抓取数据包的网卡
any
3.执行通信的代码
4.停止通信
5.设定过滤条件
ip.addr == IP地址
udp
tcp
udp.port == 端口

TCP通信:

TCP发端:
socket
connect
send
recv
close

TCP收端:
socket
bind
listen
accept
send
recv
close

1.connect
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
功能:
发送链接请求
参数:
sockfd:套接字文件描述符
addr:目的地址存放空间首地址
addrlen:IP地址的大小
返回值:
成功返回0
失败返回-1

2.send
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
功能:
发送数据
参数:
sockfd:文件描述符
buf:发送数据空间首地址
len:发送数据的长度
flags:属性默认为0
返回值:
成功返回实际发送字节数
失败返回-1

3.recv
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能:
接收数据
参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:存放数据空间首地址
len:最大接收数据的长度
flags:属性默认为0
返回值:
成功返回实际接收字节数
失败返回-1
如果对方退出,返回0

4.listen
int listen(int sockfd, int backlog);
功能:
监听客户端发送的连接请求
该函数不会阻塞
参数:
sockfd:套接字文件描述符
backlog:允许等待的尚未被处理的三次握手请求的最大个数
返回值:
成功返回0
失败返回-1

5.accept
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能:
处理等待连接队列中的第一个连接请求
该函数具有阻塞功能(如果没有人发送链接请求，会阻塞等待)
参数:
socket:套接字文件描述符
address:存放IP地址的空间首地址
addrlen:存放IP地址大小空间首地址
返回值:
成功返回一个新的文件描述符
失败返回-1