初探網絡編程

網絡編程是Linux開發中的重要部分，Linux環境網絡編程是基於Socket的C語言編程，Socket本意是插座，它在網絡中描述不一樣計算機之間通訊的方式。網絡通訊中可使用TCP或者UDP協議，對於咱們來講不會太關心協議自己的細節，而是更關注不一樣主機之間傳輸的過程，所以制定了一種用於網絡傳輸數據的編程接口，稱爲套接字（Socket）。

Socket編程接口內容不少，我本身看了一部分以後感受學習過程當中須要分析數據通訊的過程，理解網絡中的基礎知識才不至於混餚。下面是一些網絡編程的基本操做。

一、網絡編程的基本概念

1. IP地址
   網絡中的計算機均有惟一IP地址，用來標識它在網路中的身份，咱們常見的就是點分十進制寫法的IP地址，如「210.187.77.10」。實際上在通訊過程當中IP地址是以整型方式存儲的，如「193921391」。咱們看到的點分十進制IP地址是由網絡整型IP轉爲點分IP字符串獲得的。
2. 端口 網絡中的端口不一樣於硬件中的端口，IP地址標識了網絡世界的主機，端口號指明瞭主機中的具體網絡程序，好比FTP端口號是21，端口範圍是0～65535，低於256的是系統保留端口。
3. 域名 域名是用來代替IP地址來直觀標識計算機的直觀名稱，如百度IP http://www.baidu.com. ping www.baidu.com 代表域名指向的IP地址是202.108.22.43.
4. TCP/UDP
   TCP與UDP是兩種不一樣的網絡傳輸方式，使用IP和Port,要使用一種約定方式進行數據傳輸，TCP/UDP就是網絡中兩種數據傳輸約定，主要區別是數據傳輸時是否進行鏈接。

二、套接字

區別不一樣應用程序進程間通訊和鏈接，只要使用三個參數：通訊的目的IP，使用的傳輸層協議（TCP/IP）和端口號，編程時這三個參數構成一個套接字接口。

C程序進行套接字編程時，使用sockaddr_in數據類型，這是系統定義的結構體，用於保存套接字信息，定義以下：

struct socketaddr
{
    usigned short int sin_family;
    uint16_t sin_port;
    struct in_addr sin_addr;
    unsigned char sin_zero[8];
}

• sin_family:指定通訊的地址類型，若是是TCP/IP通訊，該值爲AF_INET。
• sin_port:套接字使用的端口號。
• sin_addr:要訪問的IP地址。
• sin_zero:未使用的字段，填充爲0。

套接字的類型

• 流套接字（SOCK_STREAM）
  面向鏈接的可靠數據通訊方式，即TCP協議；
• 數據報套接字（SOCK_DGRAM） 面向無鏈接的數據通訊方式，即UDP協議；
• 原始套接字（SOCK_RAW） 前面兩種是系統定義的，全部信息都要按照這種方式金星封裝，原始套接是沒有通過處理的IP數據包，能夠按照本身程序的要求進行封裝。

三、域名與IP

域名取得相對應的IP地址
struct hostent *gethostbyname(const char *name);
name是保存域名的字符串，函數返回指向hostent結構體的指針，hostent結構體定義以下：

struct hostent
{
    char *h_name;
    char **h_aliases;
    int h_addrtype;
    int h_length;
    char **h_addr_list;
}

h_name 主機名稱
h_aliases 主機別名
h_addrtype 主機名類型
h_length 地址長度
h_addr_list 主機IP

IP取得相對應的域名
struct hostent *gethostbyaddr(const void *addr,socklen_t len,int type);
參數列表中addr是保存IP地址的字符串，len是IP地址長度，type通常爲AF_INET。

四、網絡協議

網絡協議是指不一樣計算機之間進行通訊的約定，在進行網絡編程時須要遵循這些協議。

• 由協議名取得協議數據
  struct protoent *getprotobyname(char *name);
name是一個協議名稱字符串，返回一個protoent結構體指針，protoent定義以下：

struct protoent
{
    char *p_name;
    char **p_aliases;
    int p_proto;
}

p_name：協議的名稱
p_aliases：協議的別名
p_proto：協議的序號
struct protoent *pro=getprotobyname(「tcp」)；

• 由協議編號取得協議數據
  struct protoent *pro=getprotobynumber(「tcp」)；

• 得到系統支持的全部協議
  struct protoent *pro

while(pro=getprotoent())
{
    ...
}

五、網絡服務

所謂網絡服務，指的是網絡上的計算機經過運行程序，爲其餘計算機提供信息或運算的功能。

• 函數getserent的做用是獲取系統所支持的服務，getservent函數定義以下
  struct servent *getservent(void);
  servent結構體以下

struct servent
{
    char *s_name;
    char **s_aliases;
    int s_port;
    char *s_proto;
}

s_name:服務名
s_aliases:服務別名
s_port:服務端口號
s_proto:服務使用的協議

• 服務名稱獲取服務
  struct servent *getservbyname(char *name,char *proto);

• 端口取得服務名稱
  struct servent *getservbyport(int port,char *proto);

六、網絡地址的轉換

網絡地址本是用32位二進制數來表示的，爲了記憶方便，能夠用點分十進制數來表示IP地址。同時，網絡傳輸與計算機內部的字符存儲方式是不一樣的，須要相關函數將端口號進行轉換。

• 網絡地址轉換爲整型
  函數inet_addr能夠將網絡IP轉爲十進制長整型數。
  long inet_addr(char *cp);
  參數cp是一個IP地址字符串，使用這個函數前須要包含頭文件

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

• 長整型地址轉爲網絡地址
  函數inet_ntoa能夠將整形地址轉爲網絡地址，進而轉換爲點分十進制地址。
  char *inet_ntoa(struct in_addr in);
  使用實例：

struct in_addr ip;
ip.s_addr=16885952;
printf("%s",inet_ntoa(ip));

• 主機字符順序與網絡字符順序的轉換
  計算機中的整型與網絡中的整型進行交換時，須要相關的函數進行交換。這些函數以下

uint32_t htonl(uint32_t hostlong)
uint16_t htons(uint16_t hostshort)
uint32_t ntohl(uint32_t netlong)
uint16_t ntohs(uint16_t netshort)

七、錯誤處理

• herror函數顯示錯誤
  函數herror能夠顯示上一個網絡函數發生的錯誤，定義以下
  void herror(const char *s);
  函數參數是字符串，調用函數是首先輸出字符串信息，而後輸出錯誤信息

char s[]="error:";
herror(s);

• 捕獲錯誤編號
  網絡程序中使用下面的語句來捕獲錯誤編號：
  extern int h_errno;
  捕獲到錯誤編號後，能夠用hstrerror函數輸出錯誤信息

char *hstrerror(int err)   //err是上面捕獲的錯誤編號h_errno

以上是socket編程的基礎知識！