C/C++网络编程基础知识超详细讲解第一部分（系统性学习day11）-阿里云开发者社区

前言

网络编程是指使用编程语言进行网络通信的过程。通过网络编程，计算机可以通过互联网或局域网与其他计算机进行数据交换和通信。在网络编程中，程序员需要使用特定的网络编程接口和协议（如TCP/IP、HTTP等）来实现数据的发送和接收。网络编程常用于开发网络应用、远程服务和分布式系统等。

网络编程具有以下几个重要的作用：

数据交换和通信：通过网络编程，计算机可以在网络上进行数据的发送和接收，实现信息的交换和通信。这对于实现远程服务、分布式系统以及网络应用等都非常重要。
分布式系统：通过网络编程，可以将多台计算机连接起来，形成一个分布式系统。在分布式系统中，不同计算机之间可以互相通信和协作，共享资源和处理任务，从而提高系统的可靠性、性能和扩展性。
网络应用开发：网络编程是开发网络应用（如Web应用、聊天室、在线游戏等）的基础。通过网络编程，可以实现服务器端和客户端之间的数据交互，从而实现用户与服务器的交互和信息的展示。
网络安全：网络编程也与网络安全密切相关。通过网络编程，可以实现加密、认证、防止信息泄漏等安全机制，保护网络通信的隐私和安全。

总之，网络编程为计算机之间的数据交换和通信提供了技术基础，成为了构建分布式系统、开发网络应用以及保障网络安全的重要手段。

一、网络的含义与构成

含义：

1.什么是网络?

网络是信息传输、接收和共享的虚拟世界，通过把地球村内所有

信息汇聚起来，从而实现这些资源的共享。

初衷:知识共享

构成：

2.计算机上的软件层面的网络是由什么构成?

1>IP

格式:

点分十进制用户浏览与编写 192.168.10.x

网络二进制系统、电脑看的 0、1组合

分类：

IPv4 (主要集中，应用在电脑)

点分十进制 4个字节

网络二进制 32位

（42个ip地址）

IPv6 (手机WiFi、目前在电脑中不集中)

点分十进制 16个字节

网络二进制 128位

IPv4分五类

A B C D E

大型网中大型中小型组播型待用型

(1)A类地址

网络二进制：是以0开头

1个网络地址 3个主机地址（网络地址等于你在哪个教室，主机地址

代表你在教室中的位置）

网络二进制：

00000000 00000000 00000000 00000001 - 01111111 11111111 11111111 11111110

点分十进制：

0.0.0.1-127.255.255.254

注意：

主机位全为0，定义为网段号，网络ID号

主机位全为1，定义广播地址

(2) B类地址

网络二进制：是以10开头

2个网络地址 2个主机地址（网络地址等于你在哪个教室，主机地址

代表你在教室中的位置）

网络二进制：

10000000 00000000 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110

点分十进制：

128.0.0.1-191.255.255.254

注意：

主机位全为0，定义为网段号，网络ID号

主机位全为1，定义广播地址

(3)C类地址

网络二进制：是以110开头

3个网络地址 1个主机地址（网络地址等于你在哪个教室，主机地址

代表你在教室中的位置）

网络二进制：

11000000 00000000 00000000 00000001 - 11011111 11111111 11111111 11111110

点分十进制：

192.0.0.1-223.255.255.254

注意：

主机位全为0，定义为网段号，网络ID号

主机位全为1，定义广播地址

(4)D类地址

网络二进制：是以1110开头

4个网络地址 0个主机地址（网络地址等于你在哪个教室，主机地址

代表你在教室中的位置）

网络二进制：

11100000 00000000 00000000 00000001 - 11101111 11111111 11111111 11111110

点分十进制：

224.0.0.1-239.255.255.254

注意：

主机位全为0，定义为网段号，网络ID号

主机位全为1，定义广播地址

(5)E类地址

未来可期

2>子网掩码

网络地址全为1，主机全为0

255.255.255.0

用来判断是否在同一网段

前缀长度：24(主要看子网掩码中1的个数)

-->在linux网络配置中有体现

3>默认网关

主机地址默认值为1，随机取1-254，掐头去尾

用来管理当前网段下的信息传输；网络的门户

-->结合图片理解

4>DNS域名解析服务器

按照地方运营商提供的DNS域名服务器

202.98.128.86

www.baidu.com

IP所属地：广东、深圳

二、网络的体系结构

1.OSI七层模型

ISO公司推出的网络体系模型

协议：双方规定好的通信规则

应用层

表示层

会话层

传输层

网络层

数据链路层

物理层

目的:将数据封装起来，形成一个约定好的通信协议

缺点：太复杂，太繁琐，有写功能重复

2.TCP/IP协议体系结构

应用层 ftp、http、ping、ssh

传输层 TCP、UDP

网络层 IP、ICMP、IGMP

物理层网线

重点学习的网络体系结构，网络协议中的世界

3.数据经过体系结构，怎么封装?

封装数据的目的是为了保证数据在网络中传输的稳定性

-->结合图片理解

4.端口号

区分不同的应用程序，针对主机

QQ4999，微信5050

2个字节 0~65535

0~1023 --》系统进程使用的

1024~65535 --》用户用的

5.大小端序

不同类型的CPU的主机中，内存存储的整数字节序有两种

小端序：

低位字节存储到低位地址， linux

大端序：

低位字节存储到高位地址，系统

6.TCP/UDP传输层的协议

TCP/UDP的区别：

UDP(用户数据报协议)的特点：只管发送，没有连接属性，数据因此不可靠，不稳定，易丢失。

举例：写信

TCP(传输控制协议)的特点：要先建立连接，保证了数据的可靠信，因此数据稳定，不丢包。

举例：带电话

三、系统函数API学习框架（TCP）

服务器（优先）：

框架：

1>创建socket套接字

2>绑定自己的IP地址和端口号

3>监听

4>等待客户端连接

5>数据收/发

6>关闭套接字(具有网路属性的文件描述符)

1.创建socket套接字（socket）

头文件：

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

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

功能:

创建一个具有网络属性的文件描述符

参数:

domain:协议族

AF_UNIX,AF_LOCAL 本地连接

AF_INET IPv4

AF_INET6 IPv6

type：

SOCK_STREAM 流式套接字 TCP

SOCK_DGRAM 数据报套接字 UDP

SOCK_RAW 原始套接字

protocol：

默认为0，表示前面两个所选参数生效

返回值:

成功返回具有网络属性的文件描述符

失败，返回-1并设置错误码

socket位于哪里，位于应用层和传输层之间

2.绑定自己的IP地址和端口号（bind）

头文件：
    #include<sys/types.h>
    #include<sys/socket.h>
    int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);
    功能:
        将IP地址和端口号绑定在sockfd上，难点在于第二参结构体赋值
    参数:
        sockfd:这个是socket创建出来的具有网络属性的文件描述符
        my_addr：结构体指针，用来赋值IP地址和端口号
        addrlen:结构体的长度
    返回值:
        成功返回0
        失败，返回-1并设置错误码
    
    第二参数const struct sockaddr *my_addr
    
    struct sockaddr {
       sa_family_t sa_family;  2个字节
       char        sa_data[14]; 14个字节
    }

问题:

赋值时IP地址和端口号哪个在前哪个在后不确定

IP地址和端口号只占据6个字节，还有8个字节怎么填充

因此选用同族结构体

struct sockaddr_in{
        sa_family_t   sin_family;   //地址族
        uint16_t      sin_port;     //端口号 
        struct in_addr    sin_addr;  //32位IP地址
        char     sin_zero[8];      //预留未使用，自动填充0
    };
    struct in_addr{
        In_addr_t  s_addr;    //32位IPv4地址
    };

1>注意端口大小端序转换的问题

#include <arpa/inet.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); 32位

uint16_t htons(uint16_t hostshort); 16位

以上小端序转大端序

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

大端序转回小端序

2>注意IP格式转换

#include <netinet/in.h>

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

将点分十进制的IP地址转换为网络二进制

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

将网络二进制转回点分十进制

3.监听（listen）

头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

功能：

保护服务器，限制同一瞬间最大的客户端连接数量

参数：

sockfd：这个是socket创建出来的具有网络属性的文件描述符

backlog：最大的客户端连接数量

返回值：

成功返回0

失败，返回-1并设置错误码

4.等待客户端连接（等待意味着“阻塞” accept）

头文件:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

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

功能：

等待客户端连接，第二参能保存对方的IP地址和端口号，不需要保存对方设置NULL

参数：

sockfd：这个是socket创建出来的具有网络属性的文件描述符

addr：用来保存客户端信息的结构体

addrlen：结构体长度。

返回值:

成功返回与客户端通信的文件描述符，与socket函数类似

失败，返回-1并设置错误码

客户端：

为了演示效果明显，我们开始写客户端框架

1>创建socket套接字

2>声明服务器所在的IP地址和端口号

3>主动连接服务器

4>数据收/发

5>关闭文件描述符

1.创建socket套接字与服务器相似

2.声明服务器所在的IP地址和端口号

struct sockaddr_in server;

server.sin_family = AF_INET;

server.sin_port = htons(8888);

server.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.10.5");

注意声明都是别人的，与你无关

3.主动连接服务器（connect）

头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int connect(int sockfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen)

功能：

主动连接服务器，第二参能保存对方的IP地址和端口号，不需要设置NULL

参数：

sockfd：这个是socket创建出来的具有网络属性的文件描述符

addr：用来连接服务器的结构体

addrlen：结构体长度，一般用sizeof()。

返回值:

成功返回0

失败，返回-1并设置错误码

4.数据发送（send）

头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

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

功能：

数据发送

参数：

sockfd：套接字文件描述符

buf：发送缓冲区

len：发送缓冲区长度

flags:默认为0，表示阻塞

返回值：

成功：返回发送的字节数

失败：返回-1，并设置errno

5.数据接收（recv）

头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

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

功能：

数据接收

参数：

sockfd：套接字文件描述符

buf：接收缓冲区

len：接收缓冲区长度

flags:默认为0，表示阻塞

返回值：

>0: 返回接收的字节数

=0: 客户端异常退出(CTRL+C)

<0: 失败：返回-1，并设置errno

四、服务器和客户端代码实例

//服务器代码
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
 
int main(void)
{
  //1>创建socket套接字
  int serfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//1.选IPv4,2选TCP，3默认0
  if(serfd<0) //错误判断
  {
    perror("socket");
    return -1;
  }
  printf("创建出的socket的值为%d\n",serfd);
  //2>绑定自己的IP地址和端口号
  struct sockaddr_in my_addr;
  my_addr.sin_family = AF_INET;//IPv4
  my_addr.sin_port = htons(8888);//将linux小端转系统的大端
  my_addr.sin_addr.s_addr =inet_addr("192.168.10.5");//注意将IP地址格式转为网络二进制，还有记得改成自己的linuxIP地址
  int ret;
  ret = bind(serfd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
  //第二参将同族结构体强转为函数需要的结构体类型
  if(ret<0) //错误判断
  {
    perror("bind");
    return -1;
  }
  printf("serfd网络属性已成功配置！\n");
  //3>监听
  ret = listen(serfd,8);
  if(ret<0) //错误判断
  {
    perror("listen");
    return -1;
  }
  printf("监听已启动，保护服务器中^-^\n");
  //4>等待客户端连接 阻塞
  int clifd = accept(serfd,NULL,NULL);//accept接触阻塞后将产生一个与客户端通信的文件描述符
  if(clifd<0) //错误判断
  {
    perror("accept");
    return -1;
  }
  printf("创建出与客户端通信的文件描述符值为%d\n",clifd);
  printf("有客户连接进来了！\n");
  //5>数据的接收
  char buf[30];
  while(1)
  {
#if 0
    bzero(buf,sizeof(buf));
    ret = recv(clifd,buf,sizeof(buf),0);//阻塞
    printf("客户端说:%s\n",buf);
#endif
    bzero(buf,sizeof(buf));
    ret = recv(clifd,buf,sizeof(buf),0);//阻塞
    if(ret<0)
    {
      perror("recv");
      return -1;
    }else if(ret == 0)
     {
       printf("客户带着小姨子跑了！\n");
       return -1;
     }else
      {
      printf("客户端说:%s\n",buf);
      }
  }
  //6>关闭套接字
  close(serfd);
  close(clifd);
  return 0;
}

//客户端代码
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
 
int main(void)
{
  //1>创建socket套接字
  int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
  if(sockfd<0)
  {
    perror("socket");
    return -1;
  }
  printf("创建出的socket的值为%d\n",sockfd);
  //2>声明"服务器"所在的IP地址和端口号
  struct sockaddr_in server;
  server.sin_family = AF_INET;
  server.sin_port = htons(8888);
  server.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.10.5");
  printf("已经声明服务器的IP地址和端口号！\n");
  //3>主动连接服务器
  int ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server));
  if(ret<0)
  {
    perror("connect");
    return -1;
  }
  printf("连接服务器成功，请进行操作！\n");
  //4>数据发送
  char buf[30];
  while(1)
  {
    bzero(buf,sizeof(buf));
    scanf("%s",buf);
    send(sockfd,buf,strlen(buf),0); 
  }
  
  //5>关闭文件描述符
  close(sockfd);
  return 0;
}

总结

本篇文章针对C/C++ 网络编程进行详细讲解，希望能够帮到大家！

以后还会给大家展现更多关于嵌入式和C语言的其他重要的基础知识，感谢大家支持懒大王！

C/C++网络编程基础知识超详细讲解第一部分（系统性学习day11）

前言

一、网络的含义与构成

含义：

构成：

二、网络的体系结构

1.OSI七层模型

2.TCP/IP协议体系结构

3.数据经过体系结构，怎么封装?

4.端口号

5.大小端序

6.TCP/UDP传输层的协议

三、系统函数API学习框架（TCP）

服务器（优先）：

1.创建socket套接字（socket）

2.绑定自己的IP地址和端口号（bind）

3.监听（listen）

4.等待客户端连接（等待意味着“阻塞” accept）

客户端：

1.创建socket套接字与服务器相似

2.声明服务器所在的IP地址和端口号

3.主动连接服务器（connect）

4.数据发送（send）

5.数据接收（recv）

四、服务器和客户端代码实例

总结

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C/C++网络编程基础知识超详细讲解第一部分（系统性学习day11）

前言

一、网络的含义与构成

含义：

构成：

二、网络的体系结构

1.OSI七层模型

2.TCP/IP协议体系结构

3.数据经过体系结构，怎么封装?

4.端口号

5.大小端序

6.TCP/UDP传输层的协议

三、系统函数API学习框架（TCP）

服务器（优先）：

1.创建socket套接字 （socket）

2.绑定自己的IP地址和端口号（bind）

3.监听 （listen）

4.等待客户端连接 （等待意味着“阻塞” accept）

客户端：

1.创建socket套接字与服务器相似

2.声明服务器所在的IP地址和端口号

3.主动连接服务器 （connect）

4.数据发送（send）

5.数据接收（recv）

四、服务器和客户端代码实例

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1.创建socket套接字（socket）

3.监听（listen）

4.等待客户端连接（等待意味着“阻塞” accept）

3.主动连接服务器（connect）