1.网络通信

了解网络通信，可以看如下视频：

1.1 网络通信概述

使用GIT下载资料后，视频中涉及的文档和图片，位于如下目录：

01_all_series_quickstart\
04_嵌入式Linux应用开发基础知识\
doc_pic\08.网络编程
source\12_socket\

1.1.1 IP和端口

所有的数据传输，都有三个要素：源、目的、长度。怎么表示源或者目的呢？请看下图：

所以，在网络传输中需要使用“IP和端口”来表示源或目的。

1.1.2 网络传输中的2个对象：server和client

我们经常访问网站，这涉及2个对象：网站服务器，浏览器。网站服务器平时安静地呆着，浏览器主动发起数据请求。网站服务器、浏览器可以抽象成2个软件的概念：server程序、client程序。

1.1.3 两种传输方式：TCP/UDP

在一般的网络书籍中，网络协议被分为5层，如下图所示：

应用层：它是体系结构中的最高层，直接为用户的应用进程（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供服务。

在因特网中的应用层协议很多，如支持万维网应用的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议，支持文件传送的FTP协议，DNS，POP3，SNMP，Telnet等等。

运输层：负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。

运输层主要使用以下两种协议：

(1) 传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)：面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够提供可靠的交付。

(2) 用户数据包协议UDP(User Datagram Protocol)：无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”。

网络层：负责将被称为数据包（datagram）的网络层分组从一台主机移动到另一台主机。

链路层：因特网的网络层通过源和目的地之间的一系列路由器路由数据报。

物理层：在物理层上所传数据的单位是比特。物理层的任务就是透明地传送比特流。

这些层对于初学者来说很难理解，我们只需要知道：我们需要使用“运输层”编写应用程序，我们的应用程序位于“应用层”。

使用“运输层”时，可以选择TCP协议，也可以选择UDP协议。

TCP和UDP 原理上的区别

TCP向它的应用程序提供了面向连接的服务。这种服务有2个特点：可靠传输、流量控制（即发送方/接收方速率匹配）。它包括了应用层报文划分为短报文，并提供拥塞控制机制。

UDP协议向它的应用程序提供无连接服务。它没有可靠性，没有流量控制，也没有拥塞控制。

为何存在UDP协议

既然TCP提供了可靠数据传输服务，而UDP不能提供，那么TCP是否总是首选呢？

答案是否定的，因为有许多应用更适合用UDP，举个例子：视频通话时，使用UDP，偶尔的丢包、偶尔的花屏时可以忍受的；如果使用TCP，每个数据包都要确保可靠传输，当它出错时就重传，这会导致后续的数据包被阻滞，视频效果反而不好。

使用UDP时，有如下特点：

a. 关于何时发送什么数据控制的更为精细

采用UDP时只要应用进程将数据传递给UDP，UDP就会立即将其传递给网络层。而TCP有重传机制，而不管可靠交付需要多长时间。但是实时应用通常不希望过分的延迟报文段的传送，且能容忍一部分数据丢失。

b. 无需建立连接，不会引入建立连接时的延迟。

c. 无连接状态，能支持更多的活跃客户。

d. 分组首部开销较小。

TCP/UDP网络通信大概交互图

下面我们分别画出运用TCP协议和运用UDP协议的客户端和服务器大概交互图。

1.2 网络编程主要函数介绍

1.2.1 socket函数

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

此函数用于创建一个套接字。

domain是网络程序所在的主机采用的通讯协族(AF_UNIX和AF_INET等)。

AF_UNIX只能够用于单一的Unix 系统进程间通信，而AF_INET是针对Internet的，因而可以允许远程通信使用。

type是网络程序所采用的通讯协议(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)。

SOCK_STREAM表明用的是TCP 协议，这样会提供按顺序的，可靠，双向，面向连接的比特流。

SOCK_DGRAM 表明用的是UDP协议，这样只会提不可靠，无连接的通信。

关于protocol，由于指定了type，所以这个地方一般只要用0来代替就可以了。

此函数执行成功时返回文件描述符，失败时返回-1,看errno可知道出错的详细情况。

1.2.2 bind函数

int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen);

从函数用于将地址绑定到一个套接字。

sockfd是由socket函数调用返回的文件描述符。

my_addr是一个指向sockaddr的指针。

addrlen是sockaddr结构的长度。

sockaddr的定义：

struct sockaddr{
unisgned short  as_family;
char sa_data[14];
};

不过由于系统的兼容性,我们一般使用另外一个结构(struct sockaddr_in) 来代替。

sockaddr_in的定义：

struct sockaddr_in{
unsigned short   sin_family;     
unsigned short     sin_port;
struct in_addr   sin_addr;
unsigned char   sin_zero[8];
}

如果使用Internet所以sin_family一般为AF_INET。

sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以和任何的主机通信。

sin_port是要监听的端口号。

bind将本地的端口同socket返回的文件描述符捆绑在一起.成功是返回0,失败的情况和socket一样。

1.2.3 listen函数

int listen(int sockfd,int backlog);

此函数宣告服务器可以接受连接请求。

sockfd是bind后的文件描述符。

backlog设置请求排队的最大长度。当有多个客户端程序和服务端相连时，使用这个表示可以介绍的排队长度。

listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字，返回的情况和bind一样。

1.2.4 accept函数

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen);

服务器使用此函数获得连接请求，并且建立连接。

sockfd是listen后的文件描述符。

addr，addrlen是用来给客户端的程序填写的,服务器端只要传递指针就可以了， bind,listen和accept是服务器端用的函数。

accept调用时，服务器端的程序会一直阻塞到有一个客户程序发出了连接。 accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符，这个时候服务器端可以向该描述符写信息了，失败时返回-1 。

1.2.5 connect函数

int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);

可以用connect建立一个连接，在connect中所指定的地址是想与之通信的服务器的地址。

sockfd是socket函数返回的文件描述符。

serv_addr储存了服务器端的连接信息，其中sin_add是服务端的地址。

addrlen是serv_addr的长度

connect函数是客户端用来同服务端连接的.成功时返回0，sockfd是同服务端通讯的文件描述符，失败时返回-1。

1.2.6 send函数

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

sockfd 指定发送端套接字描述符；

buf 指明一个存放应用程序要发送数据的缓冲区；

len 指明实际要发送的数据的字节数；

flags 一般置0。

客户或者服务器应用程序都用send函数来向TCP连接的另一端发送数据

1.2.7 recv函数

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

sockfd 指定接收端套接字描述符；

buf 指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据；

len 指明buf的长度；

flags 一般置0。

客户或者服务器应用程序都用recv函数从TCP连接的另一端接收数据。

1.2.8 recvfrom函数

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

recvfrom通常用于无连接套接字，因为此函数可以获得发送者的地址。

src_addr 是一个struct sockaddr类型的变量，该变量保存源机的IP地址及端口号。

addrlen 常置为sizeof （struct sockaddr）。

1.2.9 sendto函数

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

sendto和send相似，区别在于sendto允许在无连接的套接字上指定一个目标地址。

dest_addr 表示目地机的IP地址和端口号信息，

addrlen 常常被赋值为sizeof （struct sockaddr）。

sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回-1。

1.3 TCP编程

本章配套的视频，我没有重新录制，而是修改这个视频得来：2012年录制的“第3期项目视频”中的“第1课第6.1节_一小时学会网络编程_两个简单例子_tcp_udp”。

在2012年录制的视频，质量一点都不比现在的差。

悦己之作，方能悦人。很高兴，我从来没降低要求。

使用GIT下载所有源码后，本节源码位于如下目录：

01_all_series_quickstart\
04_嵌入式Linux应用开发基础知识\source\12_socket\
tcp\

/*socket
 *bind
 *listen
 *accept
 *send/recv
 */
//1.把头文件包含进来，再写
//本段代码大多数函数头文件
#include<sys/types>
#include <sys/socket.h>
//meset头文件
#include <string.h>
//ntoa函数头文件
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
//fork函数的头文件
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#define SERVER_PORT 8888
int main(int argc,char **argv)
{
  int iSocketServer;
  int iRet;
  struct sockaddr_in tSocketServerAddr;
  int iAddrlen;
  int iSocketClient;
  unsigned char ucRecvBuf[1000];
  int iRecvLen;
  int iClientNum = 0;
  tSocketServerAddr.sin_family = AF_INFT;
  tSocketServerAddr.sin_port = htons( SERVER_pORT;) //host to net,short"将主机字节序转换为网络字节序。
  tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//监听主机sever上所有的ip，因为服务器是被动的响应请求。
  memset(tSocketSeverAddr.sin_zero,0,8);
  iSocketServer = int socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
  if(-1 == iSocketServer)
  {
  printf("socket error!\n");
  return -1;
  }
  iRet = bind(iSocketSever,(const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr,sizeof(struct sockaddr));
  /*不过由于系统的兼容性，我们一般不用这个头文件，而使用其他一个结构体（struct sockaddr_in）来代替，在中有sockaddr_in的定义：
  struct sockaddr_in{
  unsigned short  sin_family;
  unsigned short  sin_port;
  struct in_addr  sin_add;
  unsigned char   sin_zero[8];
  }
  我们主要使用Internet所以sin_family一般为AF_INET,
  sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以和任何的主机通信。
  sin_port是要监听端口号，
  sin_zero[8]是用来填充的
  bind 将本地的端口同socket返回的文件描述捆绑在一起。成功是返回0，失败的情况和socket一样。
  */
  if(-1==iRet)
  {
  printf("bind error!\n");
  return -1;
  }
  iRet = listen(iSocketServer,BACKLOG);
  if(-1 == iRet)
  {
  printf("listen error!\n");
  return -1;
  }
  while(1)
  {
  iAddrlen = sizeof(struct sockaddr);
  iSocketClient = accept(iSocketServer,(struct sockaddr *)&tSocketClientAddr,&iAddrlen);//等待一条连接
  if(-1 != iSocketClient)
  {
    iClientNum++;//当多台客户端访问的时候
    printf("Get connect from client %d : %s\n",iClientNum,inet ntoa(tSocketClientAddr.sin_addr));
    if(!fork())//每来一个连接的时候，都使用fork创建一个进程
    {
    /*子进程的源码*/
    while (1)
    {
      /*接受客户端发来的数据并显示出来*/
      iRecvLen = recv(iSocketClient,ucRecvBuf,999,0);
      if（iRecvlen <= 0）
      {
      close(iSocketClient);
      return -1;
      }
      else 
      {
      ucRecvBuf[iRecvLen]='\0';//最后一个位置加上一个结束符
      printf("get msg from client %d:%s\n",iClientNum,ucRecvBuf)//从缓冲中打印出来
      }
    }
  }
  }
  close(iSocketServer) ;
  return 0;
}

//本段代码大多数函数头文件
#include<sys/types>
#include <sys/socket.h>
//meset头文件
#include <string.h>
//ntoa函数头文件
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
//fork函数的头文件
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
/*socket
 *connect
 *send/recv
 *
 */
#define SERVER_PORT 8888
int main( int argc,char **argv){
  int iSocketClient;
  int iRet;
  struct sockaddr_in tSocketServerAddr;
  unsigned char ucSendBuf[1000];
  int iSendLen;
  if(argc!=2)//如果传输参数不是两个，则报错并输出服务器ip
  {
  printf("Usage:\n");
  printf("%s <server_ip\n>",argv[0]);
  return -1;
  }
  iSocketClient = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
  tSocketServerAddr.sin_family = AF_INFT;
  tSocketServerAddr.sin_port = htons( SERVER_pORT;) //host to net,short"将主机字节序转换为网络字节序。
  //tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//监听主机sever上所有的ip，因为服务器是被动的响应请求。
  memset(tSocketSeverAddr.sin_zero,0,8);
  if(0 == inet_aton(argv[1],&tSocketServerAddr.sin_addr))//上面那个代码，是服务器监视其他客户端的代码，而这段是把客户端的ip传送给服务器的代码
  {
  printf("invaild server_ip\n");
  return -1;
  }
  iRet = connect(iSocketClient,(const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr,sizeof(struct sockaddr));
  if(-1 == iRet)
  {
  printf("connect error!\n");
  return -1;
  }
  while(1){
  if(fgets(ucSendBuf,999,stdin))
  {
    iSendLen =send(iSocketClient,ucSendBuf,strlen(ucSendBuf),0)
    if(iSendLen<=0){
    close(iSocketClient);
    return -1;
    }
  } 
  }
  /*不过由于系统的兼容性，我们一般不用这个头文件，而使用其他一个结构体（struct sockaddr_in）来代替，在中有sockaddr_in的定义：
  struct sockaddr_in{
  unsigned short  sin_family;
  unsigned short  sin_port;
  struct in_addr  sin_add;
  unsigned char   sin_zero[8];
  }
  我们主要使用Internet所以sin_family一般为AF_INET,
  sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以和任何的主机通信。
  sin_port是要监听端口号，
  sin_zero[8]是用来填充的
  bind 将本地的端口同socket返回的文件描述捆绑在一起。成功是返回0，失败的情况和socket一样。
  */
  return 0;
}

1.4 UDP编程

在2012年录制的视频，质量一点都不比现在的差。

悦己之作，方能悦人。很高兴，我从来没降低要求。

使用GIT下载所有源码后，本节源码位于如下目录：

01_all_series_quickstart\
04_嵌入式Linux应用开发基础知识\source\12_socket\
udp\
udp2\

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
/* socket
 * connect
 * send/recv
 */
#define SERVER_PORT 8888
int main(int argc, char **argv)
{
  int iSocketClient;
  struct sockaddr_in tSocketServerAddr;
  int iRet;
  unsigned char ucSendBuf[1000];
  int iSendLen;
  if (argc != 2)
  {
  printf("Usage:\n");
  printf("%s <server_ip>\n", argv[0]);
  return -1;
  }
  iSocketClient = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
  tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;
  tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SERVER_PORT);  /* host to net, short */
  //tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
  if (0 == inet_aton(argv[1], &tSocketServerAddr.sin_addr))
  {
  printf("invalid server_ip\n");
  return -1;
  }
  memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);
  iRet = connect(iSocketClient, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, sizeof(struct sockaddr));  
  if (-1 == iRet)
  {
  printf("connect error!\n");
  return -1;
  }
  while (1)
  {
  if (fgets(ucSendBuf, 999, stdin))
  {
    iSendLen = send(iSocketClient, ucSendBuf, strlen(ucSendBuf), 0);
    if (iSendLen <= 0)
    {
    close(iSocketClient);
    return -1;
    }
  }
  }
  return 0;
}

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
/* socket
 * bind
 * sendto/recvfrom
 */
#define SERVER_PORT 8888
int main(int argc, char **argv)
{
  int iSocketServer;
  int iSocketClient;
  struct sockaddr_in tSocketServerAddr;
  struct sockaddr_in tSocketClientAddr;
  int iRet;
  int iAddrLen;
  int iRecvLen;
  unsigned char ucRecvBuf[1000];
  int iClientNum = -1;
  iSocketServer = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
  if (-1 == iSocketServer)
  {
  printf("socket error!\n");
  return -1;
  }
  tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;
  tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SERVER_PORT);  /* host to net, short */
  tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
  memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);
  iRet = bind(iSocketServer, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, sizeof(struct sockaddr));
  if (-1 == iRet)
  {
  printf("bind error!\n");
  return -1;
  }
  while (1)
  {
  iAddrLen = sizeof(struct sockaddr);
  iRecvLen = recvfrom(iSocketServer, ucRecvBuf, 999, 0, (struct sockaddr *)&tSocketClientAddr, &iAddrLen);
  if (iRecvLen > 0)
  {
    ucRecvBuf[iRecvLen] = '\0';
    printf("Get Msg From %s : %s\n", inet_ntoa(tSocketClientAddr.sin_addr), ucRecvBuf);
  }
  }
  close(iSocketServer);
  return 0;
}

嵌入式linux/鸿蒙开发板(IMX6ULL）开发（十六）网络通信

1.网络通信

1.1 网络通信概述

1.1.1 IP和端口

1.1.2 网络传输中的2个对象：server和client

1.1.3 两种传输方式：TCP/UDP

1.2 网络编程主要函数介绍

1.2.1 socket函数

1.2.2 bind函数

1.2.3 listen函数

1.2.4 accept函数

1.2.5 connect函数

1.2.6 send函数

1.2.7 recv函数

1.2.8 recvfrom函数

1.2.9 sendto函数

1.3 TCP编程

1.4 UDP编程

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1.网络通信

1.1 网络通信概述

1.1.1 IP和端口

1.1.2 网络传输中的2个对象：server和client

1.1.3 两种传输方式：TCP/UDP

1.2 网络编程主要函数介绍

1.2.1 socket函数

1.2.2 bind函数

1.2.3 listen函数

1.2.4 accept函数

1.2.5 connect函数

1.2.6 send函数

1.2.7 recv函数

1.2.8 recvfrom函数

1.2.9 sendto函数

1.3 TCP编程

1.4 UDP编程

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