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Linux網絡編程基礎

 

1.目標

暫時想不出什么好的應用場景,目前想到目標就是實現讓兩個設備通過網絡傳輸數據,比如開發板和linux主機之間傳數據,以后就可以實現開發板通過網絡上報數據或者主機通過網絡控制開發板

此外,暫時不想關心具體的網絡模型,更注重于網絡相關函數的直接使用。

Linux網絡編程基礎

 

2.Linux網絡編程基礎

2.1 嵌套字

多個TCP連接或者多個應用程序進程 可能需要同一個TCP端口傳輸數據。

為了區分不同應用程序進程和連接,許多計算機操作系統為應用程序與TCP/IP交互提供了稱為**嵌套字(Socket)**的接口。

Linux中的網絡編程正是通過Socket接口實現的,Socket是一種文件描述符。

常用的TCP/IP有以下三種類型的嵌套字:

流式嵌套字(SOCK_STREAM)

用于提供面向連接的、可靠的數據傳輸服務,即使用TCP進行傳輸。

數據報嵌套字(SOCK_DGRAM)

用于提供無連接的服務,即使用UDP進行傳輸。

原始嵌套字(SOCK_RAW)

可以讀寫內核沒有處理的IP數據報,而流式嵌套字只能讀取TCP的數據,數據報嵌套字只能讀取UDP的數據。

因此,如果要訪問其它協議發送的數據必須使用原始嵌套字,它允許對底層協議(如IP或ICMP)直接訪問。

2.2 端口

TCP/IP協議中的端口,端口號的范圍從0~65535。

一類是由互聯網指派名字和號碼公司ICANN負責分配給一些常用的應用程序固定使用的“周知的端口”,其值一般為0~1023。例如http的端口號是80,FTP為21,SSH為22,Te.NET為23等。

還有一類是用戶自己定義的,通常是大于1024的整型值。

2.3 網絡地址

網絡通信,歸根到底還是進程間的通信(不同計算機上的進程間通信)。

在網絡中,每一個節點(計算機或路由)都有一個網絡地址,如192.168.1.4,也就是IP地址。

兩個進程通信時,首先要確定各自所在的網絡節點的網絡地址。

但是,網絡地址只能確定進程所在的計算機,而一臺計算機上很可能同時運行著多個進程,所以僅憑網絡地址還不能確定到底是和網絡中的哪一個進程進行通信,因此套接口中還需要包括其他的信息,也就是端口號(PORT)。

在一臺計算機中,一個端口號一次只能分配給一個進程,也就是說,在一臺計算機中,端口號和進程之間是一一對應關系。

所以,使用端口號和網絡地址的組合可以唯一的確定整個網絡中的一個網絡進程。

例如,如網絡中某一臺計算機的IP為192.168.1.4,操作系統分配給計算機中某一應用程序進程的端口號為1500,則此時192.168.1.4 1500就構成了一個套接口。

2.4網絡地址的格式
在Socket程序設計中,struct sockaddr用于記錄網絡地址,其格式如下:

struct sockaddr
{
     unsigned short sa_family; /*協議族,采用AF_XXX的形式,例如AF_INET(IPv4協議族)*/
     char sa_data[14]; /*14字節的協議地址,包含該socket的IP地址和端口號。*/
};

但在實際編程中,并不針對sockaddr數據結構進行操作,而是用與其等價的sockaddr_in數據結構:

struct sockaddr_in
{
     short int sa_family; /*地址族*/
     unsigned short int sin_port; /*端口號*/
     struct in_addr sin_addr; /*IP地址*/
     unsigned char sin_zero[8]; /*填充0 以保持與struct sockaddr同樣大小*/
};
Linux網絡編程基礎

 

2.4.1 網絡地址的轉換

IP地址通常用數字加點(如192.168.1.a)表示,而在struct in_addr中使用的式32位整數表示。因此,Linux提供如下函數進行兩者之間的轉換:

  • inet_aton()函數:
    所需要頭文件
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

函數格式

int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);

函數功能:將a.b.c.d字符串形式的IP地址轉換成32位網絡序號IP地址;*cp:存放字符串形式的IP地址的指針*inp:存放32位的網絡序號IP地址

返回值:轉換成功,返回非0,否則返回0;

  • inet_ntoa()函數:客戶機端:
    所需要頭文件
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

函數格式

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

函數功能:將32位網絡序號IP地址轉換成a.b.c.d字符串形式的IP地址;in:Internet主機地址的結構

返回值:轉換成功,返回一個字符指針,否則返回NULL;

Linux網絡編程基礎

 

2.4 字節序

不同的CPU采用對變量的字節存儲順序可能不同。

常用的X86結構是小端模式,很多的ARM,DSP都為小端模式,即內存的低地址存儲數據的低字節,高地址存儲數據的高字節。

而KEIL C51則為大端模式,內存的高地址存儲數據的低字節,低地址存儲數據高字節。

對于網絡傳輸來說,數據順序必須是一致的,網絡字節順序采用大端字節序方式。

下面是四個常用的轉換函數:

主機轉網絡:

htons()函數:

所需要頭文件:

#include <netinet/in.h>

函數格式

unsigned short int htons(unsigned short int hostshort)

函數功能:將參數指定的16位主機(host)字符順序轉換成網絡(net)字符順序;hostshort:待轉換的16位主機字符順序數返回值:返回對應的網絡字符順序數;

  • htonl()函數:
    所需要頭文件:
#include <netinet/in.h>

函數格式

unsigned long int htons(unsigned long int hostlong)

函數功能:將參數指定的32位主機(host)字符順序轉換成網絡(net)字符順序;hostlong:待轉換的32位主機字符順序數返回值:返回對應的網絡字符順序數;

網絡轉主機:

  • ntohs()函數:
    所需要頭文件:
#include <netinet/in.h>

函數格式

unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort)

函數功能:將參數指定的16位網絡(net)字符順序轉換成主機(host)字符順序;netshort:待轉換的16位網絡字符順序數

返回值:返回對應的主機字符順序數;

  • ntohl()函數:
    所需要頭文件:
#include <netinet/in.h>

函數格式

unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)

函數功能
將參數指定的32位網絡(net)字符順序轉換成主機(host)字符順序;
netshort:待轉換的32位網絡字符順序數
返回值
返回對應的主機字符順序數;

 

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標簽:網絡編程 基礎 Linux
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