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嵌入式学习第二十三天--网络及TCP

news 来源：原创 2025/8/26 22:11:30

进程通信的方式:

同一主机
传统
system V
不同主机
网络 --- 解决不同主机间的进程间通信

网络 (通信)

//1.物理层面 --- 联通(通路)
//卫星
   2G
   3G
   4G
   5G
   星链 (千帆)

//2.逻辑层面 --- 通路(软件)
MAC os
   LINUX
   windows

协议
一套规则
   网络协议 --- 网络通信的一套规则
   通信协议 --- EDID

ARPA (阿帕网)
早期的ARPA网络使用(Network Control Protocol)NCP协议，不支持不同类型的操作系统、不同类型的计算机之间的通信，不支持纠错功能。
不同类型计算机
不同操作系统
   无法纠错

TCP协议（Transmission Control Protocol）

控制传输过程
tcp/ip

ip地址: 作用 ---唯一标识网络上的一台主机
主机 ---网络中一台设备

ip地址 ---本质上是一个32位的数值
存储 -- 大端方式存储
ip地址组成
ip = 网络号 + 主机号
网络号用来标识 --- 是在哪一个网络
主机号用来标识 --- 在该网络中的哪一台计算机

www.baidu.com (网址)
|
   | ---DNS解析 (Domain Name Server)
   |
   | ---DNS解析---ip地址 183.2.172.17
   | ---[路由器]


子网掩码 ---- 用来区分和识别网络号和主机号

连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . :
IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 192.168.0.41
子网掩码 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
默认网关. . . . . . . . . . . . . : 192.168.0.1

192 . 168 . 0 . 1
1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000 &
--------------------------------------------------
192 168 0 0 //网络号

协议:
OSI标准 (open system )
open system interconnect

1、OSI 模型

===》开放系统互联模型 ==》分为7层：

理想模型 ==》尚未实现
       应用层
       表示层加密解密 gzip
       会话层网络断开，连接状态，keep-close keep-alive

       传输层tcp udp 协议文件视频，音频 ipx
       "12345"
       网路层ip NAT
       网间层网际层

       链路层交换机数据的格式化帧校验
       物理层 100Mb/8 10Gbits 100MB 同轴电缆
         发送比特流 //

   tcp/ip协议栈
       应用层 ====》应用程序
       传输层 ====》端口号tcp udp
       网络层 ====》IP 地址
       物理层 ====》网卡驱动 1GB

网络编程

编程

linux操作系统
[用户空间] 应用层 //程序员实现
------------------------------------------------------
[内核空间] 传输层 [网络协议栈] //内核已经实现好的属于网络功能
网络层
                   数据链路层
                   物理层


程序发送数据

系统调用 --- 通过系统调用来使用操作系统提供的网络功能

函数接口 --- socket

socket:
1. 操作系统提供的函数接口 //通过这个接口可以使用网络功能
2. 套接字
在使用的思路上，套接字被抽象成了文件
特殊文件 --- 专门用来进行网络通信
文件描述符
   read
   write

字节序转换

#include <arpa/inet.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); //主机到网络

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

uint32_t ntohl(uint32_t netlong); //网络到主机

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

ip地址转换
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
"192.168.0.1"

网络编程模型:

1.c/s 模型

client ----- server
QQ

2.b/s 模型
Brower / server //浏览器 - 服务器

3.p2p 模型
peer 2 peer //点对点

迅雷下载
云盘下载

c/s 模型
基于两种传输协议实现
tcp 协议
传输层的协议 --- 控制传输过程
tcp
       特点:
       1.面向链接
       2.可靠传输
       3.字节流

应用:
登录网站 ---tcp
   qq登录
udp 协议
侧重传输效率
   udp
   特点:
       1.无连接
       2.不可靠
       3.数据报
应用:
视频传输


tcp的连接:
三次握手
   client -------------- server
1--连接请求-->
2<--回应------
3---确认----->
client //作为主动的角色
   server //被动角色

可靠传输:
   无差错
   无丢失 --- 每个字节都编号
   无失序 ---
   无重复 ---

tcp的编程:
流程
1.建立连接
2.数据通信

//通信模型 cs --- 打电话

//客户端
1.socket //买了个手机
2.bind (可选) // sim 卡
3.connect // 拨打电话


//服务器端
1.socket //买了个手机
2.bind // sim 卡
3.listen // 监听 --待机
4.accept // 接听

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

功能：程序向内核提出创建一个基于内存的套接字描述符

参数：domain 地址族，PF_INET == AF_INET ==>互联网程序
                   PF_UNIX == AF_UNIX ==>单机程序
   type 套接字类型：
           SOCK_STREAM 流式套接字 ===》TCP
           SOCK_DGRAM 用户数据报套接字===>UDP
           SOCK_RAW 原始套接字 ===》IP
   protocol 协议 ==》0 表示自动适应应用层协议。

返回值：成功返回申请的套接字id
       失败 -1；

connect

2.int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
功能：该函数固定有客户端使用，表示从当前主机向目标
        主机发起链接请求。
参数：sockfd 本地socket创建的套接子id
    addr 远程目标主机的地址信息。
       addrlen: 参数2的长度。
返回值：成功 0
        失败 -1；

网络通信过程

网络中找到主机 ---- ip
找到主机中进程 ---- 端口号
端口号
作用: 用来标识一个进程
组成:
16位的数据

0~65535
//
1~1023 // 知名端口号
80 http
       23
       21
1024~50000 //系统注册的
>=50000 //动态的

ip+端口号 ==> 网络中进程的唯一地址

struct sockaddr //地址的类型

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 */
   };
network byte order //网络字节序 ---大端

//字节序转换
#include <arpa/inet.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); //主机到网络

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

uint32_t ntohl(uint32_t netlong); //网络到主机

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

//ip地址转换
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
"192.168.0.1"

bind

2、int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr,
socklen_t addrlen);
功能：如果该函数在服务器端调用，则表示将参数1相关
的文件描述符文件与参数2 指定的接口地址关联，
用于从该接口接受数据。

   如果该函数在客户端调用，则表示要将数据从
   参数1所在的描述符中取出并从参数2所在的接口
   设备上发送出去。

   注意：如果是客户端，则该函数可以省略，由默认
   接口发送数据。
返回值:
成功 0
   失败 -1

listen

3、 int listen(int sockfd, int backlog);
功能：在参数1所在的套接字id上监听等待链接。
   参数：sockfd 套接字id
       backlog 允许链接的个数。
   返回值：成功 0
           失败 -1；

accept

4、int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,
               socklen_t *addrlen);
功能：从已经监听到的队列中取出有效的客户端链接并
        接入到当前程序。
参数：sockfd 套接字id
    addr 如果该值为NULL ，表示不论客户端是谁都接入。
          如果要获取客户端信息，则事先定义变量
           并传入变量地址，函数执行完毕将会将客户端
           信息存储到该变量中。
       addrlen：参数2的长度，如果参数2为NULL，则该值
                  也为NULL；
               如果参数不是NULL，&len;
               一定要写成len = sizeof(struct sockaddr);
返回值：成功返回一个用于通信的新套接字id；
           从该代码之后所有通信都基于该id

       失败 -1；