31 C语言进阶到上手大纲

小节：网络编程基础概念

1. 网络编程概述

• 网络编程是指在计算机网络上进行通信的编程技术，其目的是实现不同计算机间的数据传输。
• 主要采用TCP/IP协议族进行通信。

2. 网络模型

• 分层模型：网络编程常用的分层模型包括OSI七层模型和TCP/IP四层模型。
• TCP/IP模型：
  • 应用层：处理应用程序的通信。
  • 传输层：负责数据的传输，常用协议有TCP和UDP。
  • 网络层：负责数据包的路由，常用协议有IP。
  • 链路层：负责物理地址的传输。

3. 常用协议

• TCP（传输控制协议）：

  • 面向连接，可靠性高，通过三次握手建立连接。
  • 示例用法：适用于需要保证数据完整性的应用，如HTTP、FTP等。

• UDP（用户数据报协议）：

  • 无连接，轻量级，适用于实时应用。
  • 示例用法：适用于音视频传输、DNS等。

4. 套接字编程基础

• 套接字（Socket）：是网络通信的基本操作单元，提供了网络通信的接口。
• 基本概念：
  • server socket和client socket。
  • IP地址与端口号的组合用以唯一标识一个套接字。

4.1 创建套接字

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int sockfd;
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建TCP套接字
    if (sockfd < 0) {
        perror("ERROR opening socket");
        exit(1);
    }
    // 继续进行... 
    return 0;
}

4.2 绑定套接字

• 将套接字与本地地址（IP + 端口）绑定。

  struct sockaddr_in serv_addr;
  serv_addr.sin_family = AF_INET;           // IP地址类型
  serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  // 绑定到所有接口
  serv_addr.sin_port = htons(12345);        // 指定端口号
  
  if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
      perror("ERROR on binding");
      exit(1);
  }

4.3 监听和接受连接

• 在服务端，使用listen和accept处理来自客户端的请求。

  listen(sockfd, 5); // 会话队列最多5个
  
  int newsockfd;
  struct sockaddr_in cli_addr;
  socklen_t clilen = sizeof(cli_addr);
  newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &clilen);
  if (newsockfd < 0) {
      perror("ERROR on accept");
      exit(1);
  }
  // 进行数据传输...

5. 数据传输

• 使用send和recv进行数据的发送与接收。

  char buffer[256];
  int n;
  
  n = recv(newsockfd, buffer, 255, 0); // 接收数据
  if (n < 0) {
      perror("ERROR reading from socket");
  }
  
  n = send(newsockfd, "Hello, world!", 13, 0); // 发送数据
  if (n < 0) {
      perror("ERROR writing to socket");
  }

6. 关闭套接字

• 完成数据传输后，应关闭套接字以释放资源。

  close(newsockfd);
  close(sockfd);

7. 示例：简单的TCP服务器

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd, newsockfd;
    struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
    socklen_t clilen;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("ERROR opening socket");
        exit(1);
    }

    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        perror("ERROR on binding");
        exit(1);
    }

    listen(sockfd, 5);
    clilen = sizeof(cli_addr);
    newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &clilen);
    if (newsockfd < 0) {
        perror("ERROR on accept");
        exit(1);
    }

    char buffer[256];
    read(newsockfd, buffer, 255);
    printf("Here is the message: %s\n", buffer);

    close(newsockfd);
    close(sockfd);
    return 0;
}

8. 总结

• 网络编程是一项重要的技能，熟悉套接字、TCP和UDP协议的使用。
• 通过实例实践，加深对网络编程的理解与应用。

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以上就是关于网络编程基础概念的详细内容。这为后续更复杂的网络程序奠定了重要基础。