基本知識：
1.協議
【作用】：使交換信息的兩個部分之間相互理解的一組規則、
約定和數據結構的集合。
即：爲了使不同版本的計算機能相互溝通而存在
在現在的網絡應用中使用最廣泛的協議是TCP/IP協議
ISO
OSI【【七層協議】】模型
【1】.應用層：爲應用(程序提供服務)並(規定)應用程序中(通信的相關細節),
如：ftp,tftp,smtp,ssh,telnet...
【2】.表示層：主要負責數據格式的轉換(設備固有格式 <==> 網絡格式)
【3】.會話層：主要建立和斷開通信連接
【4】.傳輸層：起着可靠傳輸的作用
【5】.網絡層：將數據傳輸到目標地址，主要負責尋址和路由選擇
【6】.數據鏈路層：負責物理層面上的互連的節點之間的通信傳輸
【7】.物理層：負責0、1比特流與電壓的高低、光的閃滅之間的互換
根據七層協議模型， tcp/IP協議可分爲四層
【1】.應用層：
【2】.傳輸層： TCP UDP
【3】.網絡層： IPv4 IPv6
【4】.網絡接口層
2.常用協議
【1】.TCP協議
傳輸控制協議，是一種【面向連接】的協議，類似打電話
【2】.UDP協議
用戶數據報協議，是一種【無連接】的協議，類似發短信
【3】.IP協議
互聯網協議，是上述兩種協議的底層協議，當需要【開發
新的通信協議】時，才需要關注
3.IP地址
【作用】：作爲通信設備在互聯網中的唯一地址標識
【本質】： 1.由32位二進制組成的【整數】(IPv4)
2.由128位二進制組成的【整數】(IPv6)
日常生活中採用點分十進制表示法來描述IP地址，也就是將每個字節的
二進制轉爲十進制的整數，不同的整數之間用小數點分隔
0x01020304 ==>1.2.3.4
2^32個地址，怎麼管理？
將【IP地址分爲兩部分】：網絡地址和主機地址
【網絡地址】：屬於哪個網絡 【可以定位在哪個網吧上網】
【主機地址】：網絡中主機的編號 【可以定位在哪臺電腦上網】
根據網絡地址和主機地址位數的不同分爲四類：
A: 0 + 7位的網絡號 + 24位主機地址
0.0.0.0 ~ 127.255.255.255
B: 10 + 14位網絡號 + 16位主機地址
128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
C: 110 + 21位網絡號 + 8位主機地址
192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
D: 1110 + 28位多(組)播地址
224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
E: 備用
查看IP地址的命令
ipconfig
ifconfig
3.子網掩碼 【第一種分IP地址的方法】
【作用】：用於劃分IP地址中的網絡地址和主機地址，
也可以用於判斷兩個IP是否在同一局域網中
具體分法： 【IP地址】 跟 【子網掩碼】 做【與運算】 得到 【網絡地址】
【前提是換成二進制】
IP地址 & 子網掩碼 = 網絡地址
例：
172.30.100.64 IP
& 255.255.255.0 子網掩碼
--------------------------------
172.30.100.0 ---網絡地址
64---主機地址
例：
IP：166.111.160.1 和 166.111.161.45
子網掩碼：255.255.254.0
解析：
166.111.160.1
255.255.254.0 &
---------------
166.111.160 網絡號
166.111.161.45
255.255.254.0 &
---------------
166.111.160 網絡號
總結：上面兩個IP地址在同一個局域網中
【第二種分IP地址的方法】：
斜槓'/'後面的數字N表示前N位爲網絡號
166.111.160.1 /23
166.111.161.45 /23
23：表示前23位爲網絡號
4.端口號
【IP地址】 -- 定位到具體的某一臺主機/設備 【推斷出你在哪個網吧哪臺機子上網】
【端口號】 -- 定位到主機/設備上的某一個進程 【推斷出你在那臺機子玩什麼】
本質上就是一個16位的無符號整數 unsigned short，範圍是0~65535
其中0-1024之間的端口號被系統使用，建議【從5000開始使用】
【網絡編程】中需【要提供】兩個信息：【IP地址】+【端口號】
5.字節序(多字節整數)
小端模式：主要指將低位字節數據保存在低位內存地址的系統
大端模式：主要指將低位字節數據保存在高位內存地址的系統
【在準備通信地址和使用通信地址信息時需要注意類型的轉換】
----------------------------------------------------------
網絡編程【又名socket編程，因爲要使用socket函數得到信息載體】
一、網絡編程又叫socket編程
【套接字概念】：是一個網絡編程的接口，是網絡數據傳輸的軟設備。
【套接字作用】：用於網絡交互。
【網絡編程本質】：編寫程序【使兩臺連網的計算機】相互【交換數據】。
unix/linux系統作爲服務器操作系統存在至今，因此，
Linux的網絡功能應該是非常全面和強大。
網絡編程其實有很成熟的通信模型，並且windows也通用。
二、通信模型(基於TCP的一對一的通信模型)
【1】.一對一服務器：
【等待連接原理】：
1 有人從很遠很遠的地方嘗試調用 connect()來連接你的機器上的某個端口
（當然是你已經在 listen()的）。
2 他的連接將被 listen 加入等待隊列等待 accept()函數的調用（加入等待隊
列的最多數目由調用 listen()函數的第二個參數 backlog 來決定）。
3 你調用 accept()函數，告訴他你準備連接。
4 accept()函數將返回一個新的套接字描述符，這個描述符就代表了這個連接！
好，這時候你有了【兩個套接字描述符】，返回給你的那個就是和遠程計算機的連接，
而第一個套接字描述符仍然在你的機器上原來的那個端口上 listen()。
這時候你所得到的那個新的套接字描述符就可以進行 send()操作和recv()操作了。
http://blog.csdn.net/wukui1008/article/details/7669173 【套接字】
【監聽套接字】：創建通信載體時得到的返回值;
作用：用來監聽一個端口，當有客戶端過來時，給他指路
【連接套接字】：等待客戶端連接完成後得到的返回值;
作用：作爲和客戶端(遠程計算機)真正聯繫的【鏈接】
監聽套接字就是個牽線指路的，你實質上是跟它指的那個人說話。
因爲你要找的那個人不可能隨時等你來，而監聽套接字就是專職等你來問，
它回答你要找的人在哪，並喚醒你要找的人，於是通話就建立起來了，
就像現實生活中的接線員一樣。
1.創建監聽套接字 使用socket()函數
原型：int socket(int domain, int type, int protocol);
即：socket(協議族,通信類型,具體的協議);
功能：
主要用於創建可以實現通信的交流點，也就是socket通信載體(相當於電話機)
得到監聽套接字
返回值：
成功：返回新的socket描述符【監聽套接字】
失敗：返回-1，errno被設置
例如：
int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
AF_INET：域/協議族，決定了是【本地通信還是網絡通信】
AF_UNIX/AF_LOCAL 用於實現本地通信
AF_INET 用於實現基於IPv4的網絡通信
AF_INET6 用於實現基於IPv6的網絡通信
SOCK_DGRAM：通信類型，決定了【具體的通信式】
SOCK_STREAM 提供有序的、可靠的、雙向的、面向連接的字節流通信方式，默認使用TCP協議
SOCK_DGRAM 提供無序的、不可靠的，非面向連接的數據報通信方式，默認使用UDP協議
0：指定具體的協議，默認爲0，使用默認協議
2.準備通信地址【要先清零再賦值】
通信地址數據【類型】：
1】.通用地址結構
struct sockaddr
{
sa_family_t sa_family; //域/協議族
char sa_data[14]; //??????
};
2】.IPv4通信地址結構
struct sockaddr_in
{
sa_family_t sin_family;//協議族，AF_INET
in_port_t sin_port;//16位的端口號
struct in_addr sin_addr;//IP地址
};
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr; //16位的端口號
};
例如：(IPv4通信地址結構)
struct sockaddr_in saddr;
memset(&saddr,0,sizeof(saddr));
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
【作用】：(以IPv4通信地址結構爲例)
saddr.sin_family：決定該地址遵循何種協議
saddr.sin_port：決定該地址的端口 【哪臺機子】
saddr.sin_addr.s_addr：決定該地址的IP地址 【哪個網吧】
【IP地址格式轉換】：
IP地址從main()函數【輸入時是字符串】格式的，
初始化通信地址的時候要用inet_addr()函數轉換成結構體類型;
接收【調用】別人的IP地址時，得到的是【結構體類型】的;
若要【輸出】，則要用inet_ntoa()函數轉換成【字符串】格式;
【端口號格式轉換】：
端口號從main()函數【輸入時是字符串】格式的，
初始化通信地址的時候要先用atoi()函數轉換成int型;
是主機字節順序，要再用 htons()函數轉換成網絡字節順序(大端模式);
接收【調用】別人的IP地址時，得到的是【網絡字節順序】;
若要【輸出】，則要用ntohs()函數轉換成【主機字節順序】；
端口格式轉換相關【函數詳解】：
#include <arpa/inet.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
h:host 本地格式
n:network 網絡格式(大端模式)
s:short 2字節整數
l:long 4字節整數
功能：把本地格式轉成網絡格式，或者反過來。
IP地址格式轉換相關函數：
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能：將字符串形式的IP地址轉爲整數類型
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
功能：將結構類型的IP地址轉爲字符串形式
/*************服務器**************/
3.綁定(通信地址與監聽套接字) bind()函數
原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr *saddr,
socklen_t addrlen);
即：bind(監聽套接字描述符,強轉後的通信地址,通信地址大小) ;
功能：
主要用於綁定socket和具體的通信地址
返回值：
成功：返回0
失敗：返回-1，errno被設置
例如：
int ret = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));
if(ret < 0) //很有必要！！
{
perror("bind");
exit(-1);
}
sockfd：socket描述符，即監聽套接字
(struct sockaddr*)&saddr：結構體指針，
不管是什麼協議的地址結構，都需要強轉爲該類型
sizeof(saddr)：通信地址結構的大小，使用sizeof()計算即可
4.監聽 使用listen()函數
原型：int listen(int sockfd, int backlog);
即：listen(監聽套接字,監聽隊列大小);
功能：
爲套接字sockfd建立一個連接請求監聽隊列，在調用listen函數成功後，這個套接字便成爲服務套接字，即被動套接字
返回值：
成功：返回0
失敗：返回-1，errno被設置
例如：
listen(sockfd,10);
sockfd：socket描述符，即監聽套接字
10：監聽隊列的大小
5.等待連接 accept()函數
原型：int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
即：accept(監聽套接字,強轉後的通信地址,指針類型的通信地址大小);
功能：
用於接收服務套接字sockfd上的連接請求
返回值：
成功：返回一個【連接套接字】
(新的，在後面的代碼中起作用，代替監聽套接字出現)
失敗返回-1，errno被設置
例如：
socklen_t len = sizeof(caddr); //不能直接在等待中用sizeof(caddr)
//保存客戶地址的結構體的大小，必需由調用者初始化
int confd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&caddr,&len);
caddr： 結構體指針，用於保存接受的客戶端通信地址,
與被初始化的通信地址一起定義，用來存儲客戶端的地址
sockfd：socket函數的返回值，監聽套接字
(struct sockaddr*)&caddr：結構體指針，
不管是什麼協議的地址結構，都需要強轉爲該類型
&len：指針類型，用於保存客戶端網絡地址的信息的長度
注：如果對客戶地址不感興趣，那麼第二、三兩個參數寫NULL即可。
如果需要客戶的地址，那麼第三個參數必須由調用者初始化。
6.通信
【方法】：把連接套接字當成文件描述符操作，
可以讀取裏面的東西，也可以往裏面寫東西
7.關閉連接套接字和監聽套接字
close(confd);
close(sockfd);
/*********************服務器*************/
/*****************客戶端*************/
3.連接 使用connect()函數
原型：int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
即：connect(監聽套接字描述符,服務器的通信地址,通信地址結構的大小);
功能：
用於連接服務器
返回值：
成功:返回0
失敗:返回-1，errno被設置
例如：
int ret = connect(sockfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr));
if(ret < 0)
{
perror("connect");
exit(-1);
}
4.通信
【方法】：把監聽套接字當成文件描述符操作，
可以讀取裏面的東西，也可以往裏面寫東西
5.關閉監聽套接字
close(sockfd);
/****************客戶端*************/
迭代服務器
併發服務器
多進程服務器
多線程服務器
多路複用服務器
【2】.IO多路複用服務器
【作用】：實現多個文件的查詢是否就緒，
在某個文件可讀的情況下，馬上讀到數據，
【方法】：運用select()函數
【原理】：對集合中的文件進行輪詢，每隔一段時間就會去
詢問文件描述符[0,nfds)中的每一個文件，查看是否就緒，
如果就緒那麼把相應的文件描述符集合中置1. .......
直到有文件就緒或超時或出錯。
超時時間結構體：
struct timeval {
time_t tv_sec; /* 秒 */
suseconds_t tv_usec; /* 毫秒 */
};
例如：
struct timeval tv;//超時時間結構體
/* 超時時間設爲5秒. */
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
select()【函數原型】：
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
即：select(感興趣的文件集合中最大的文件描述符,
對讀感興趣的文件描述符集合,
對寫感興趣的文件描述符集合,
對異常感興趣的文件描述符集合,
超時時間);
返回值：
1.有文件數據就緒，立馬返回，返回就緒的文件描述符個數 >0
2.超時返回，返回0
3.出錯了，返回-1 ,errno被設置
例如：
int retval;
retval = select(10, &tmpfds, NULL, NULL, &tv);
if(retavl < 0)
{ //出錯
perror("select");
}
else if(retavl > 0)
{ //有文件就緒
。。。。
}
else if(retval == 0)
{ //等待超時
。。。。
}
【輔助函數】：
1】. void FD_ZERO(fd_set *set);
功能：初始化指定的集合，全部清零
例如：
FD_ZERO(sockfd,&rfds);
2】. void FD_SET(int fd, fd_set *set);
功能：把指定的fd設置到集合中去
例如：
FD_SET(sockfd,&rfds);
3】. int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
功能：判斷指定的fd是否在這個集合中
返回值：
成功：返回非0
失敗：返回0
例如：
FD_ISSET(sockfd,&rfds);
4】. void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
功能：把指定fd從集合中移除
例如：
FD_CLR(sockfd,&rfds);
select使用【步驟】：
1.設置文件描述符
fd_set rfds,tmpfds;//創建兩個文件描述符集合
struct timeval tv;//定義一個超時時間結構體
int retval; //定義一個描述符作爲輪詢函數的返回值，
//用於劃分輪詢結果以便分配任務
2. 初始化指定的文件集合，全部清零
FD_ZERO(&rfds);//把文件描述符集合清零，即初始化
3. 把指定的文件的文件描述符設置到集合中去
FD_SET(i, &rfds);//把文件描述符i，放到集合rfds中，即把對應的位置1
4.初始化時間結構體 ，
/* 超時時間設爲5秒. */
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
5.備份需要輪詢的文件描述符集合
tmpfds = rfds;//拷貝準備好的描述符集合，
//每循環一次，備份一次文件描述符，啓動一次輪詢函數
//防止源集合被覆蓋
6.啓動輪詢函數
retval = select(fd_max+1,&tmpfds,NULL,NULL,&tv);
7.判斷指定的fd是否在這個集合中
FD_ISSET(i,&rfds) //判斷指定的文件是否在集合中
8. 把指定fd從集合中移除
FD_CLR(i,&rfds);//從集合中移除這個連接套接字描述符
9. 關閉文件
close(i);
【TCP與UDP協議的比較】：
1.tcp協議：
傳輸控制協議 類似打電話
面向連接的 (建立連接-->進行通信-->斷開連接)
在通信的整個過程中必需保持連接
該協議保證了數據的傳遞是可靠且有序的
屬於全雙工的字節流通信方式
服務器壓力較大，資源消耗大，執行效率較低
2.udp協議：
用戶數據報協議
面向非連接的 類似發短信
在通信的整個過程中不需要保持連接
不保證數據的可靠性和有序性
屬於全雙工的數據報通信方式
服務器壓力較小，資源消耗小，執行效率高
【3】.基於【UDP協議】的通信模型
【注意】：
1.UDP不分服務器和客戶端
2. UDP調用接收函數必須要綁定地址，
要用socklen_t len = sizeof(saddr);
求出目標地址長度，在函數中用&len代表長度
3.調用方式函數不用綁定地址，也不要先求出長度
用法：
1.創建監聽套接字
使用socket()函數
2.準備通信地址
定義並初始化結構體變量
/******************接收方**************/
3.綁定監聽套接字和通信地址
使用bind()函數
4.通信
————————————————————————————
接收數據報函數：recvfrom()
原型：ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
即：recvfrom(監聽套接字描述符,強轉的被髮送的數據首地址,
發送數據的大小,發送標誌,
發送數據的目標地址,目標地址的大小);
作用：
將目標地址發過來的N個字節存到緩衝區中
例如：
socklen_t len = sizeof(saddr);
ret = recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&saddr,&len);
sockfd： socket函數的返回值，監聽套接字
buf： 被髮送的數據首地址
sizeof(buf)： 發送數據的大小
0： 發送標誌
0：功能與write一樣，即阻塞
MSG_DONTWAIT: 非阻塞
(struct sockaddr *)&saddr：發送數據的目標地址
&len：目標地址的大小
**********************************/
/***************發送方*************/
3.通信
————————————————————————————
發送數據報函數：sendto()
原型：ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
即：sendto(監聽套接字描述符,強轉的被髮送的數據首地址,
發送數據的大小,發送標誌,
發送數據的目標地址,目標地址的大小);
作用：
將準備好的數據中的N個發送給大小爲M的目標地址，進行通信
例如：
int res = sendto(sockfd,str,strlen(str),0,
(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr));
sockfd： socket函數的返回值，監聽套接字
str： 被髮送的數據首地址
strlen(str)： 發送數據的大小
0： 發送標誌
0：功能與write一樣，即阻塞
MSG_DONTWAIT: 非阻塞
(struct sockaddr *)&saddr：發送數據的目標地址 【發給誰】
sizeof(saddr)：目標地址的大小
**********************************/
5.關閉套接字
close(sockfd);
【UDP】應用
廣播 組播
發送方：1.要有一個套接字
2.要有一個目標地址(不是給自己用的，所以不用綁定)
3.要用專門的函數sendto()發送數據報
接收方：1.要有一個套接字
2.要有一個給自己用的通信地址(需要綁定)和
一個存儲發送者資料的地址
3.
方法一：
使用setsockopt()函數將默認接收的緩衝區設計爲一個小的緩衝區，
緩衝區地址和大小任意定義，使用getsockopt()函數得到套接字選項值
例如：
setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(void*)&j,sizeof(j));
getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(void*)&i,&size);
方法二：
定義一個多播組結構體變量，並初始化，使用setsockopt()函數將默認接收
的緩衝區設計爲一個小的緩衝區，緩衝區地址爲定義結構體變量的首地址，
大小爲結構體變量所佔字節數
例如：//加入多播組的方式
struct ip_mreq join_addr;
memset(&join_addr,0,sizeof(join_addr));
join_addr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(argv[1]);// 組播組的IP地址。
join_addr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 本地某一網絡設備接口的IP地址。
setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,(void*)&join_addr,sizeof(join_addr));
4.綁定監聽套接字和通信地址
5.使用專門的函數recvfrom()接收數據報
http://blog.csdn.net/chary8088/article/details/2486377
【套接字】：
【概念】：通信的兩方的一種約定，用套接字中的相關函數來完成通信過程
【套接字選項】：
【概念】：每個【套接字】在不同的協議層次上【有】不同的【行爲屬性】，
那麼這個【行爲屬性】就稱爲套接字選項
【作用】： 設置地址複用
允許發送廣播消息
將主機加入多播組
設置發送與接收緩衝區的大小等
我們正常使用套接字編程時，一般只關注數據通信，而忽略套接字的不同特性
但有時需要設置地址複用，允許發送廣播消息，將主機加入多播組，設置發送與接收緩衝區的大小等
這些都需要對套接字選項進行設置。
【所用函數】：
原型：int getsockopt(int sockfd, int level, int optname,
void *optval, socklen_t *optlen);
即：getsockopt(監聽套接字,套接字選項所在的協議層次,
套接字選項的名稱,緩衝區首地址,
緩衝區的長度);
功能： 得到套接字選項值
返回值：
成功：返回0。
失敗：返回-1，errno被設置
例如：
原型：int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,
const void *optval, socklen_t optlen);
即：setsockopt(監聽套接字,套接字選項所在的協議層次,
套接字選項的名稱,緩衝區首地址,
緩衝區的長度);
功能：如果認爲套接口的默認發送以及接收緩衝區的尺寸太大時，
作爲程序設計者的我們可以【將默認發送的緩衝區設計爲一個小的緩衝區】。
將socket加入一個組播組，因爲socket要接收組播地址224.0.0.1的
數據，它就必須加入該組播組。結構體struct ip_mreq mreq是
該操作的參數，下面是其定義：
struct ip_mreq
{
struct in_addr imr_multiaddr; // 組播組的IP地址。
struct in_addr imr_interface; // 本地某一網絡設備接口的IP地址。
};
一臺主機上可能有多塊網卡，接入多個不同的子網，
imr_interface參數就是指定一個特定的設備接口，
告訴協議棧只想在這個設備所在的子網中加入某個組播組。
有了這兩個參數，協議棧就能知道：在哪個網絡設備接口上
加入哪個組播組。爲了簡單起見，我們的程序中直接寫明瞭
IP地址：在172.16.48.2所在的設備接口上加入組播組224.0.1.1。
這個操作是在網絡層上的一個選項，所以級別是SOL_IP
IP_ADD_MEMBERSHIP選項把用戶傳入的參數拷貝成了
struct ip_mreqn結構體：