网络编程（2）

TCP服务器代码优化，网络模型，域名，虚拟机网络，网络调试，UDP编程

thh135

1288人浏览 · 2024-08-30 08:04:11

thh135 · 2024-08-30 08:04:11 发布

1.TCP服务器代码优化

1.1命令行传参

通过命令行传入IP和端口号，并加入判错

执行效果

1.2判错方式

#define ERR_MSG(msg) do{\
    fprintf(stderr, "line:%d ", __LINE__);\
    perror(msg);\
}while(0)

使用示例：

报错示例演示（绑定ip为一错误ip，bind肯定会报错）

1.3自动绑定IP地址

执行效果

1.4来电显示功能

效果演示

1.（使用Windows上的调试助手模拟客户端）

本地回环测试（使用虚拟机调试助手模拟客户端）

1.5循环服务器

一对一连接，一个客户端退出后，下一个客户端可以进行连接。

服务器端

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

#define ERR_MSG(msg)                           \
    do                                         \
    {                                          \
        fprintf(stderr, "line:%d ", __LINE__); \
        perror(msg);                           \
    } while (0)

int main(int argc, char const *argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("usage:<port>\n");
        return -1;
    }
    // 1.创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    printf("sockfd:%d\n", sockfd);
    // 2.bind绑定ip和port
    struct sockaddr_in saddr, caddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
    // saddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
    socklen_t addrlen = sizeof(saddr);
#if 0
    saddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("0.0.0.0");
#else
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
#endif
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, addrlen) < 0)
    {
        ERR_MSG("bind");
        return -1;
    }
    printf("bind ok\n");
    // 3.监听 listen将主动套接字变为被动套接字
    if (listen(sockfd, 6) < 0)
    {
        perror("listen err");
        return -1;
    }
    while (1)
    {
        // 4.accept阻塞等待连接可以建立，有的话就解除阻塞建立连接，并产生一个新的套接字

        int acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &addrlen);
        if (acceptfd < 0)
        {
            perror("accept err");
            return -1;
        }
        printf("acceptfd:%d \n", acceptfd);
        printf("ip:%s  port:%d\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr), ntohs(caddr.sin_port));
        // 5.发送
#define N 64
        char buf[N] = {};
        while (1)
        {
            memset(buf, 0, N);
            int ret = recv(acceptfd, buf, N, 0);
            if (ret < 0)
            {
                perror("recv err");
                return -1;
            }
            else if (ret == 0)
            {
                printf("%s out\n",inet_ntoa(caddr.sin_addr));
                close(acceptfd);
                break;
            }
            else
            {
                printf("buf:%s\n", buf);
            }
        }
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

2.网络模型

2.1网络的体系结构

网络采用分而治之的方法设计，将网络的功能划分为不同的模块，以分层的形式有机组合在一起。
每层实现不同的功能，其内部实现方法对外部其他层次来说是透明的。每层向上层提供服务，同时使用下层提供的服务
网络体系结构即指网络的层次结构和每层所使用协议的集合
两类非常重要的体系结构：OSI与TCP/IP

分层的好处：

各层之间独立，每一层不需要知道下一层如何实现，而仅仅只需要知道该层通过层间的接口所提供的的服务。
稳定，当任何一层发生变化时，只要层间接口关系保持不变，则这层以上或以下层不受影响。
易于实现和维护（知道是什么功能，就到指定层去查找）
促进标准化工作

2.2OSI模型

OSI模型是一个理想化的模型，尚未有完整的实现
OSI模型共有七层
OSI现阶段只用作教学和理论研究

2.3TCP/IP模型

在网络中传输的数据，不仅仅有用户发送的数据，还包含着其他的必要信息，比如对端的IP和端口号

应用层：应用协议和应用程序的集合。

传输层：端到端，写入源端口和目的端口决定数据交给机器的哪个任务（进程）去处理，通过端口寻址

网络层：提供设备对设备的传输，可以理解为通过IP寻找机器。

网络接口和物理层：屏蔽硬件差异（驱动），向上层提供统一的操作接口，网线。

OSI和TCP/IP模型对应关系图

2.4常见网络协议

网络接口和物理层:
	ppp：拨号协议（老式电话线上网方式）
	ARP：地址解析协议  IP-->MAC
	RARP:反向地址转换协议 MAC-->IP
网络层:	
	IP(IPV4/IPV6):网间互连的协议
	ICMP：网络控制管理协议，ping命令使用
	IGMP：网络分组管理协议，广播和组播使用
传输层：
	TCP：传输控制协议
	UDP：用户数据报协议
应用层：
	SSH:加密协议
	telnet：远程登录协议
	FTP：文件传输协议
	HTTP：超文本传输协议
    Modbus_Tcp 
	DNS：地址解析协议
	SMTP/POP3：邮件传输协议
注意：TCP和IP是属于不同协议栈层的，只是这两个协议属于协议族里最重要的协议，所以协议栈或者模型以之命名了。

3.域名

3.1域名系统DNS

由于使用IP地址来指定计算机不方便人们记忆，且输入时候容易出错，用字符标识网络中计算机名称方法。

这种命名方法就像每个人的名字，这就是域名（Domian Name ）

域名服务器（Domain Name server）：用来处理IP地址和域名之间的转换。

域名系统（Domain Name System，DNS）：域名翻译成IP地址的软件DNS

3.2域名结构

例如域名 www.baidu.com.cn 从右向左看

cn为高级域名，也叫一级域名，它通常分配给主干节点，取值为国家名，cn代表中国

com为网络名，属于二级域名，它通常表示组织或部门

中国互联网二级域名共40个，edu表示教育部门，com表示商业部门，gov表示政府，军队mil等等

baidu为机构名，在此为三级域名，表示百度

www：万维网world wide web，也叫环球信息网，是一种特殊的信息结构框架。

DNS工作流程

DNS黑客技术

4.虚拟机网络

4.1虚拟机NAT模式

宿主主机打开一个虚拟机

宿主主机打开多个虚拟机

Net模式下，虚拟机的IP由宿主主机分配，不定。

虚拟机的IP网段不定，甚至会分配到同一个ip，每个虚拟机都由宿主虚拟出来的DHCP服务器分配IP，互相不能通信。

4.2虚拟机桥接模式

桥接模式下，虚拟机的ip由路由器分配，所以虚拟机在路由器网关的地位就相当于和宿主主机处于并列地位，故正常主机有的通信功能它都会有。

4.3虚拟机网络修复

虚拟机网络修复

5.网络调试

5.1ping

作为平时网络连通检测使用最多的命令，它的作用主要为：

● 用来检测网络的连通情况；

● 根据域名得到服务器IP；

● 根据ping返回的TTL值来判断数据包经过路由器数量。

字节：数据包大小，也就是字节。

时间：响应时间，这个时间越小，说明你连接这个地址速度越快。

TTL：Time To Live，从源到目的，每经过一个路由器，TTL减1，当TTL=0，包丢掉。（TTL的初值跟操作系统挂钩，TTL初值根据操作系统的具体版本不同会有所区别)

5.2路由探测

tracert www.baidu.com

5.3网速检测

测速网 - 专业测网速, 网速测试, 宽带提速, 游戏测速, 直播测速, 5G测速, 物联网监测,Wi-Fi 7,Wi-Fi 6,FTTR,全屋Wi-Fi - SpeedTest.cn

5.4手机客户端

可以直接从手机应用市场搜索"全能调试王"下载，也可以从下面网址下载

全能调试软件下载-全能调试app下载v1.0.5官方版-西西软件下载 (cr173.com)

5.5netstat

netstat是控制台命令，是一个监控TCP/IP网络的非常有用的工具，它可以显示路由表、实际的网络连接以及每一个网络接口设备的状态信息。Netstat用于显示与IP、TCP、UDP相关的统计数据，一般用于检验本机各端口的网络连接情况。

作用：测试网络状态

netstat -a //查看所有网络连接状态

netstat -at //查看tcp所有网络状态

netstat -au //查看udp所有网络状态

可以使用联合命令查询

netstat -at | grep 8888

代表查看所有端口和8888有关的TCP连接状态

6.UDP编程

不同：

TCP面向连接，可靠，速度慢

UDP无连接不可靠，速度快

6.1通信流程

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
					struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能：接收数据

参数：
	sockfd：套接字描述符
	buf:接收缓存区的首地址
	len：接收缓存区的大小
	flags：0
	src_addr:发送端的网络信息结构体的指针
	addrlen：发送端的网络信息结构体的大小的指针
  
返回值：
	成功接收的字节个数
	失败：-1
	0:客户端退出

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

参数：
	sockfd：套接字描述符
	buf:发送缓存区的首地址
	len：发送缓存区的大小
	flags：0
	src_addr:接收端的网络信息结构体的指针
	addrlen：接收端的网络信息结构体的大小

返回值： 
	成功发送的字节个数
	失败：-1