第5章 TCP网络编程基础

字节序检查代码

主机的字节序虽然不能做到统一，但是对于网络上传输的变量必须用 统一的方式表达，网络字节序是指多字节变量在网络传输时的表示方 法，网络字节序采用高端字节序的表示方法。

#include <arpa/inet.h> uint32_t htonl(uint32_t hostlong); /*主机字节序到网络字节序的长整型转换*/ uint16_t htons(uint16_t hostshort); /*主机字节序到网络字节序的短整型转换*/ uint32_t ntohl(uint32_t netlong); /*网络字节序到主机字节序的长整型转换*/

inet_makeaddr()函数 原型：struct in_addr inet_makeaddr(int net, int host) 一个主机的IP地址分为网络地址和主机地址，inet_makeaddr()函数将 主机字节序的网络地址net和主机地址host合并成一个网络字节序的IP 地址。
uint16_t ntohs(uint16_t netshort); /*网络字节序到主机字节序的短整型转换*/ 函数中h表示主机字节序，n表示网络字节序，l表示32位，s表示16位。

是否需要交换字节的顺序， 由字节转换函数的实现来保 证，对于用户是透明的。

进行字节序转换时，只要转 换一次就可以了，不能进行 多次转换。

5.2.1 TCP网络编程架构


5.2.2 创建网络插口函数socket()
5.2.3 绑定一个地址端口对bind() 5.2.4 监听本地端口listen 5.2.5 接受一个网络请求accept() 5.2.6 连接目标网络服务器connect() 5.2.7 写入数据函数write() 5.2.8 读取数据函数read() 5.2.9 关闭套接字函数
const struct sockaddr *my_addr, /*套接字地址结构*/
socklen_t addrlen); /*套接字地址结构的长度*/

字节序问题
◦ 如一个16位或32位整数，它由多个字节构成，这些字节在内存中
存放的顺序就是字节序问题。 ◦ 小端字节序（LE）：低位字节存放在低地址，高位字节存放在高地 址； ◦ 大端字节序（BE）：高位字节存放在低地址，低位字节存放在高地 址；

由于-1 (1111111111111111) 同时是合法IP地址255.255.255.255的转换结 果，所以不能用这个函数转换IP地址255.255.255.255

inet_network()函数 原型：in_addr_t inet_network(char *cp) inet_network()函数将cp中存储的点分十进制字符串类型的IP地址，转 换为二进制的IP地址，IP地址是以主机字节序表达的。当成功时返回 32位表示IP地址，失败时返回值为–1。
◦ 3．inet_network()函数
◦ 4．inet_ntoa()函数 ◦ 5．inet_makeaddr()函数
◦ 6．inet_lnaof()函数
◦ 7．inet_netof()函数 ◦ 8．结构struct in_addr

inet_aton()函数 原型：int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp) 将在cp中存储的点分十进制字符串类型的IP地址，转换为二进制的IP 地址，转换后的值保存在指针inp指向的结构structure in_addr中。当转 换成功时返回值为非0，当传入的地址非法时，返回值为0。
#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> int inet_pton(int af, const char *src, void *dst); //字符串到二进制 const char *inet_ntop(int af, const void *src,char *dst, socklen_t cnt); //二进制到字符串 inet_pton中参数af表示网络类型的协议族，在IPv4下的值为AF_INET； 第2个参数src表示需要转换的字符串；第3个参数dst指向转换后的结 果，在IPv4下，dst指向结构struct in_addr的指针。

通用的套接字地址类型的定义如下，它可以在不同 协议族之间进行强制转换。 #include <bits/socket.h> struct sockaddr { /*套接字地址结构*/ sa_family_t sa_family; /*协议族*/ char sa_data[14]; /*协议族数据*/ }


例子：const char *addr= "127.0.0.1"; unsigned long ip= inet_network(addr); unsigned long host_id= inet_lnaof(ip); unsigned long network_id= inet_netof (ip);

TCP网络编程有两种模式，一种是服务器模式，另一种是客户端模式。 服务器模式创建一个服务程序，等待客户端用户的连接，接收到用户 的连接请求后，根据用户的请求进行处理；客户端模式则根据目的服 务器的地址和端口进行连接，向服务器发送请求并对服务器的响应进 行数据处理。

1．服务器端的程序设计模式 2．客户端的程序设计模式

上面两个通用socket地址结构体不易于进行如设置与获取IP地址和端 口号等操作。 Linux为各个协议族提供了专门的socket地址结构体 struct sockaddr_in{ sa_family_t sin_family; u_int16_t sin_port; struct in_addr sin_addr; } struct in_addr{ u_int32_t s_addr; }
sa_addr[16];
//IPv4地址，网络字节序

所有专用socket地址类型的变量在实际使用中都需要转化为通用socket 地址类型sockaddr(强制转换即可)

这是因为所有的套接字函数都用sockaddr这个结构作为参数，例如 bind()函数的原型为：

int bind(int sockfd, /*套接字文件描述符*/

字符串IP地址和二进制IP地址的转换
◦ inet_xxx()函数 ◦ inet_pton()和inet_ntop()函数

Linux操作系统有一组函数用于网络地址的字符串形式和二进制形式
之间的转换，其形式为inet_xxx()。
◦ 1．inet_aton()函数 ◦ 2．inet_addr()函数

◦ 宏PF_*和AF_*都定义在bits/socket.h头文件中，且后者与前者有 相同的值，所以二者通常混用。14字节的sa_data很多情况不够用 struct sockaddr_storage { /*套接字地址结构*/ sa_family_t sa_family; /*协议族*/ unsigned long int __ss_align; //内存对齐 char __ss_padding[128-sizeof(__ss_align)]; /*协议族数据*/ }

inet_addr()函数 原型：in_addr_t inet_addr (char *cp) inet_addr()函数将cp中存储的点分十进制字符串类型的IP地址转换为 二进制的IP地址，IP地址是以网络字节序表达的。如果输入的参数非 法，返回值为INADDR_NONE（通常为–1），否则返回值为转换后的 IP地址。

inet_ntoa()函数 原型：char * inet_ntoa(struct in_addr in) inet_ntoa()函数将一个参数in所表示的Internet地址结构转换为点分十 进制的4段式字符串IP地址，其形式为a.b.c.d。返回值为转换后的字符 串指针，此内存区域为静态的，有可能会被覆盖，因此函数并不是线 程安全的。



5.1 5.2 5.3 5.4
套接字编程基础知识 TCP网络编程流程 服务器/客户端的简单例子 截取信号的例子



5.1.1 套接字地址结构 5.1.2 套接字地址设置 5.1.3 用户层和内核层交互过程



进行套接字编程需要指定套接字的地址作为参数， 不同的协议族有不同的地址结构定义方式。这些地 址结构通常以sockaddr_开头，每一个协议族有一个 唯一的后缀。 1．通用套接字数据结构 2．实际使用的套接字数据结构

例如：
◦ unsigned long net, host;
◦ net = 0x0000007F; host = 0x00000001 ◦ struct in_addr ip = inet_makeaddr(net,host);

inet_lnaof()函数 原型：in_addr_t inet_lnaof(struct in_addr in); 函数返回IP地址的主机部分 inet_netof()函数 原型：in_addr_t inet_netof(struct in_addr in); 返回IP地址的网络部分

inet_xxx()系列函数验证

inet_xxx()系列函数验证

inet_xxx()系列函数验证

inet_xxx()系列函数验证

inet_pton()和inet_ntop()函数 ◦ 一套安全的协议无关的地址转换函数，可以重入，支持多种地址类 型，包括IPv4和IPv6