网络编程（C语言）

套接字 socket

本地 IPC、网络通信

网络

计算机网络：有线或无线的链路连接多个设备（节点）进行数据通信或设备控制。

拓扑结构

• 星型网：局域网，
• 总线型：几个局域网连接
• 环型（令牌）：城域网
• 复合型：综合

设备（节点）

• 计算机
• 交换机 switch、集线器 hub：连接计算机组成局域网
• 路由器 rounter：连接网络与网络
• 网关：过滤、拦截
• 中继器
• ...

介质

• 有线：双绞线（8）、电话线（4）、同轴电缆、光纤、电力
• 无线：移动网络、WIFI、蓝牙、红外、NFC、卫星...

MAC 物理地址

设备的序列号，是唯一的

以太网： 网线网络：C4-FF-99-D3-D2-22 WIFI：

IP 地址

IP 是逻辑编号，接入网络的设备，由 DHCP 自动的分配一个 IP 也可以手动绑定一个逻辑地址

MAC                 IP

C4-FF-99-D3-D2-22 10.162.238.35 C4-FF-99-D3-D2-22 10.162.238.36

IPv4: 32 2^32 42亿 IPv6: 128 2^128

SIM 序列号 手机号码

A类地址
‌范围‌：1.0.0.0 ~ 126.255.255.255（首字节0开头，二进制形式为0xxxxxxx）‌12
‌子网掩码‌：255.0.0.0（/8）‌13
‌用途‌：大型网络（如政府机构、跨国企业），每个网络支持约1677万台主机‌23

B类地址
‌范围‌：128.0.0.0 ~ 191.255.255.255（首字节10开头，二进制形式为10xxxxxx）‌12
‌子网掩码‌：255.255.0.0（/16）‌13
‌用途‌：中型网络（如大学、中型企业），每个网络支持约6.5万台主机‌

C类地址
‌范围‌：192.0.0.0 ~ 223.255.255.255（首字节110开头，二进制形式为110xxxxx）‌12
‌子网掩码‌：255.255.255.0（/24）‌13
‌用途‌：小型网络（如家庭、办公室），每个网络支持约254台主机‌

D类地址
‌范围‌：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255（首字节1110开头，用于组播）‌12
‌用途‌：一对多通信（如视频会议、流媒体分发），无子网掩码‌

E类地址
‌范围‌：240.0.0.0 ~ 255.255.255.254（首字节1111开头，保留地址）‌12
‌用途‌：实验或未来使用，不可用于常规通信‌

126.255.255.255
11111111.00000000.00000000.00000000

126.0.0.0

126.2.25.55 255.0.0.0

126.0.0.0

端口号

一台机器中有多个程序， 每个程序还有还多进程或线程（浏览器每个标签页独立、迅雷）

操作系统中虚拟的接口，标记网络通信中进行数据收发的位置

一个程序可以占用多个端口

系统：2^16 65536个端口 前 1024 个端口保留，22 ssh, 80 www,

IP 计算机 端口 数据读取的位置：取件码

通信协议

通信双方预先约定的一套规则

ISO 国际标准化组织定义 OSI 开放系统互联参考模型 七层 意义：分层实现、一层之和相邻的层交互

• 应用层
• 表示层
• 会话层
• 传输层
• 网络层
• 数据链路层
• 物理层：电气接口相关的规范

主要贡献者：文森瑟夫、bill joy（vim、TCP/IP、Sun） TCP/IP 协议族

• 应用层：会话层、表示层、应用层 HTTP,HTTPS,SSH,SSL,POP,SMTP,自定义
• 传输层：TCP、UDP
• 网络层：IP
• 物理层：物理层、数据链路层

协议

• TCP/IP *
• IPX
• NetBIOS
• apple
• xxx

参考资料

• 图解 TCP/IP 协议
• TCP/IP 详解（三卷）

知识点

• 三次握手
• 四次挥手
• 滑动窗口
• 掉包处理
• ...

socket 编程

套接字类型

• TCP 传输控制协议
• UDP 用户数据报协议

// server.c
// 服务端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <netinet/in.h>

#define NAME "tserver"

int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 删除
    unlink(NAME);

    // 1. 创建套接字：域，协议类型
    int fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);

    // 创建一个地址
    // 本地通信
    struct sockaddr_un addr;
    addr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(addr.sun_path, NAME);

    // 网络通信地址
    // struct sockaddr_in addr2;
    // addr2.sin_family = AF_INET;
    // addr2.sin_port = 9000;

    // 2. 套接字绑定地址
    bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    // 3. 准备连接的队列
    listen(fd, 4096);
    printf("服务启动...\n");
    
    while (1)
    {
        // 新套接字，连接客户端
        int c_fd;
        // 客户端的地址信息
        struct sockaddr_un c_addr;
        c_addr.sun_family = AF_UNIX;
        int size = sizeof(c_addr);

        // 接收连接
        c_fd = accept(fd, (struct sockaddr *)&c_addr, &size);
        // 读写
        char buf[128];
        memset(buf, '\0', 128);
        read(c_fd, buf, 128);
        printf("收到：%s\n", buf);

        char msg[] = "bye TCP!";
        write(c_fd, msg, sizeof(msg));

        // 关闭客户端
        close(c_fd);
    }

    return 0;
}

// client
// 客户端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <netinet/in.h>

#define NAME "tserver"

int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 1. 创建套接字
    int fd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);

    struct sockaddr_un addr;
    addr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(addr.sun_path, NAME);
    
    // 2. 连接
    int r = connect(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    if (r == -1)
    {
        perror("客户端连接失败\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    
    // 3. 读写
    printf("请输入：");
    char buf[128];
    fgets(buf, 128, stdin);
    // 发送
    write(fd, buf, 128);
    // 接收
    memset(buf, '\0', 128);
    read(fd, buf, 128);
    printf("收到：%s\n", buf);

    // 4. 关闭连接
    close(fd);

    return 0;
}