linux高级编程（OSI/UDP(用户数据报)）

OSI七层模型：

OSI 模型  --> 开放系统互联模型  --> 分为7层：
       理想模型  --> 尚未实现

        1.应用层  QQ
                       应用程序的接口
        2.表示层  加密解密  gzip
                       将接收的数据进行解释（机器->人）
        3.会话层  网络断开，连接状态，keep-close keep-alive
                       通信双方管理会话
        4.传输层：tcp  udp  协议  文件    视频，音频
                        （传数据）
        5.网络层ip   NAT
            实现数据从源经过多条链路到目的地的转发（找主机）
        6.链路层  交换机  数据的格式化  帧 校验
                    将电信号封装，建立数据链路，实现点对点数据传输
        7.物理层：100Mb/8  Gbits   100MB 同轴电缆 10Gb    2.4G 5G
                     可通过物理介质传播的电信号

TCP/IP模型：

  TCP/IP模型  --> 网际互联模型   --> 分为4层：
      实用模型  --> 工业标准

        1.应用层  --->  应用程序（用户与应用程序的接口）（会话层+表示层+应用层）
        2.传输层  --->  端口号tcp udp  （传数据）
        3.网络层  --->  IP 地址（找主机）
        4.接口层  --->  网卡 驱动  1GB（连结互联网的基础设施）（物理层+链路层）

网络基础

IP地址 = 网络位 + 主机位
010 3333344444

IP地址的分类: 点分十进制   ipv4（4字节（32位）数据，42亿个地址，已耗尽） 
                 ipv6（16字节（128位）数据，地址很多，未耗尽

A类:    超大规模性网络
                    8    8    8    8
        1.0.0.0 - 126.255.255.255  126.1.1.1 
                                    126.1.1.2
        255.0.0.0    
        私有:
        10.0.0.0 - 10.255.255.255
        127.0.0.1
    B类:    大中规模型网络
        128.0.0.0 - 191.255.255.255
        128.2.1.2  128.2.7.2
        255.255.0.0
        私有:
        172.16.0.0 - 172.31.255.255

    C类:    中小规模型网络
        192.0.0.0 - 223.255.255.255
        255.255.255.0
        私有:
        192.168.0.0 - 192.168.255.255
        静态路由
        192.168.0.0
        192.168.0.1  网关
        192.168.0.255 

    D类:    组播和广播（广播：所有用户都能传播，组播：某个小范围组内能传播）

             （无子网掩码）
        224.0.0.0 - 239.255.255.255
        192.168.0.255 ==  255.255.255.255
        235.1.2.3
        192.168.1.0 
        192.168.0.1   网关
        192.168.1.255 广播 

    E类:    实验

            （无子网掩码）
        240.0.0.0 - 255.255.255.255

子网掩码：1代表网络部分，0代表主机部分

C 类网络：
     ip地址的前三组是网络地址，第四组是主机地址。
    二进制的最高位必须是： 110xxxxx开头
    十进制表示范围： 192.0.0.0 -223.255.255.255
    默认网络掩码：   255.255.255.0
    网络个数： 2^24 个 约 209 万个
    主机个数： 2^8  个 254 个+2 --> 1个是网关（网络地址.0 的下一个地址.1）                                                                                        另1个是广播（.255最后一个地址）
    私有地址： 192.168.x.x 局域网地址。

网络接口（端口+ip --> 找到进程+找到主机）

1、socket  套接字 --> BSD socket --> 用于网络通信的一组接口函数。socket api  application interface --> 进程到进程 --> 实现主机到主机通信

2、ip+port 地址+端口 --> 地址用来识别主机
                             端口用来识别应用程序

          port分为TCP port / UDP port  范围都是： 1-65535（2^16，两个byte）
          约定1000 以内的端口为系统使用。

网络字节序

--> 大端排序（高位数据放在高地址处）（高地址：值较大的地址）

--> 主机 --> 小端（高位数据放在低地址处）（从小往大走）

数字转换函数：
    #include <arpa/inet.h>
    主机转网络：uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
    ipv4 192.168.0.1 1~65535
                uint16_t htons(uint16_t hostshort);
    网络转主机：host to net long 
                net to host 
                uint32_t ntohl(uint32_t netlong);   //对应16位转换与32位转换
                uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

    主机转网络：in_addr_t inet_addr(const char *cp);
        inet_addr("192.168.1.20");
        网络转主机：char *inet_ntoa(struct in_addr in);

字符串转换函数：
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>

    主机转网络：in_addr_t inet_addr(const char *cp);
     cli.sin_addr
    inet_addr("192.168.1.20");
    网络转主机：char *inet_ntoa(struct in_addr in);

收发数据（UDP）

UDP:半双工，同一时刻要么收要么发

1、模式  C/S 模式  --> 服务器/客户端模型（client/server）

 server：socket() ===>bind()===>recvfrom()===>close()
 client：socket() ===>bind()===>sendto() ===>close()

socket（）

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（协议族） == AF_INET（地址族，IPv4） ==>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；

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。
参数：sockfd 之前通过socket函数创建的文件描述符，套接字id
      my_addr 是物理接口的结构体指针。表示该接口的信息。

      struct sockaddr      通用地址结构
      {
          u_short sa_family;  地址族
          char sa_data[14];   地址信息
      };

      转换成网络地址结构如下：
      struct _sockaddr_in    ///网络地址结构
      {
          u_short           sin_family; 地址族
          u_short           sin_port;   ///地址端口
          struct in_addr  sin_addr;   ///地址IP
          char               sin_zero[8]; 占位
      };

      struct in_addr
      {
          in_addr_t s_addr;
      }

      socklen_t addrlen: 参数2 的长度。
返回值：成功  0
             失败  -1；

bind传参要进行强转,在实际使用中，struct sockaddr过于底层，不方便处理，而struct sockaddr_in专门用于IPv4地址，所以一般用struct sockaddr_in来定义

#typedef struct sockaddr * (SA);

struct sockaddr_in ser;
int ret = bind(sockfd,(SA)&ser,sizeof(ser));

一般bind的操作为：

struct sockaddr_in ser,cli;
bzero(&ser,sizeof(ser));
bzero(&cli,sizeof(cli));
// 大小端转化 host to net short 
ser.sin_port = htons(50000);
ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.203.128");
int ret = bind(sockfd,(SA)&ser,sizeof(ser));
if(-1 == ret)
{
    perror("bind");
    exit(1);
}

接收函数/发送函数

发送函数：

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
             const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

功能：用于UDP协议中向对方发送数据。
参数：sockfd  本地的套接字id
      buff    本地的数据存储，一般是要发送的数据。
      len     要发送的数据长度
      flags   要发送数据方式，0 表示阻塞发送。

      dest_addr: 必选，表示要发送到的目标主机信息结构体。
      addrlen ：目标地址长度。

返回值：成功  发送的数据长度
              失败   -1；

接收函数：

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                  struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

功能：用于UDP协议中获取对方发送的数据。
参数：sockfd 本地的套接字id
      buff   要存储数据的内存区，一般是数组或者动态内存。
      len    要获取的数据长度，一般是buff的大小。
      flags  获取方式，0 阻塞

      src_addr 可选，表示对方的地址信息结构体，
                  如果为NULL，表示不关心对方地址。（一般在用户端中，因为服务器地址一般默认

                                                                                是已知恒定的，用户端是未知多变的，就是要

                                                                                在服务端变量初始化中写入服务器的地址）
      addrlen  对方地址信息结构体大小。
                  如果对方地址是NULL，则该值也为NULL。
返回值：成功 接收到的数据长度
              失败  -1；

close（）

5、close()  ===>关闭指定的套接字id；

注意事项：

sendto与recvfrom都写的是对方的sockaddr_in结构体

服务器：

一般需要定义两个结构体，因为服务器需要知道客户端的ip

struct sockaddr_in ser,cli;

需要先接收客户端的地址（recvfrom），不然无法发送数据

typedef struct sockaddr *(SA);
socklen_t cli=sizeof(cli);
recvfrom(sockfd,buf_r,sizeof(buf_r),0,(SA)&cli,len_cli);

客户端：

一般不需要定义自己的sockadr_in结构体,且recv时可以写NULL

struct sockaddr_in ser;
recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,NULL,NULL);

需要空发一下让服务器拿到（对于收发先后没有太大要求，recvfrom具有读阻塞的作用）

char buf[128];
sendto(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(SA)&ser,sizeof(ser));

客户端recvfrom不需要最后两个参数可以是NULL，因为本来就有父进程的端口号和ip

 recvfrom(sockfd,buf_r,sizeof(buf_r),0,NULL,NULL);