網(wǎng)絡(luò)編程沒有想象之中的難，但是同樣一句廢話，也沒有想象之后那么容易。
接下來記錄的是對于網(wǎng)絡(luò)編程的一些教接近底層的東西，也就是稱之為系統(tǒng)接口函數(shù)的東西，通常叫做系統(tǒng)編程，
當(dāng)然網(wǎng)絡(luò)編程在非學(xué)院派看來，是使用一些成熟的庫(這是對于C語言來說，當(dāng)然很少有人愿意這么做，但個人覺得有了庫的C就和其他高級語言更像了)（注：C/C++都沒有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)庫，所以只能使用第三方開發(fā)的庫，所謂亂世出英雄。C++在 C++17 似乎要有了。），例如libev這一類的。
最后，還是先將底層基礎(chǔ)打好為妙。

開始首先是萬物根源的協(xié)議信息

概念

最具誤導(dǎo)性的當(dāng)屬于 TCP/IP 協(xié)議了
- 所謂 TCP/IP 協(xié)議指的并不是一個協(xié)議，往往在生活中聽見的術(shù)語如：IP地址， TCP連接 等，總會被誤導(dǎo)，以為就是一個東西
- 實際上它們都是彼此獨立的 協(xié)議 ，只不過會相互合作罷了
- TCP/IP說的是一個 協(xié)議族 ，也就是說是一堆協(xié)議的統(tǒng)稱
對比 OSI 和 TCP/IP 參考模型：

OSI	TCP/IP
應(yīng)用層表示層會話層	應(yīng)用層
傳輸層	傳輸層
網(wǎng)絡(luò)層	網(wǎng)絡(luò)層
鏈路層物理層	網(wǎng)絡(luò)接口層

其中最常接觸的
- 位于 網(wǎng)絡(luò)層 的 IP 協(xié)議，大家所熟知的 IP地址 就是由它進(jìn)行封裝并傳往下一層
- 位于 傳輸層 的 TCP/UDP 兩個協(xié)議，一個是面向連接(STREAM), 一個是面向數(shù)據(jù)(DGRAM)的，實際上還有一個但這里不記錄。
- 查看自身網(wǎng)絡(luò)信息的辦法
  - *nix: 在 Terminal 中輸入 ifconfig -a
  - Windows: 在 PowerShell 中輸入 ipconfig
概念模糊的 DNS
- 其實很簡單，它的作用就是用來找到域名所對應(yīng)的 IP地址
- 為什么？因為 IP地址 太難記了！如果你覺得 IPv4 地址還難不倒你，那請你試試 IPv6
- 怎么查看域名對應(yīng)的 IP地址，當(dāng)然先不考慮 CDN
  - *nix 和 Windows 都可以通過 ping <domain name> 命令進(jìn)行查詢
MAC地址 和 端口號
- 對于前者，實際上應(yīng)該是最熟悉不過的，對于網(wǎng)絡(luò)上的主機而言，每一臺主機就有一個專屬的 MAC地址
- 后者則是相當(dāng)于一個房子的門，這個比喻在各大教材中廣泛引用，但也的確貼切，假設(shè) IP地址 是房子的地址，那么到了別人家要知道門在哪才行。

一個完整的應(yīng)用程序傳輸數(shù)據(jù)時候封裝的過程(從右二向左依次封裝)：

以太網(wǎng)首部	IP	TCP/UDP	真實數(shù)據(jù)	尾部
MAC地址	IP地址	TCP或者UDP協(xié)議	應(yīng)用程序數(shù)據(jù)	效驗碼
源和目的MAC地址以及	及前層協(xié)議類型	源和目的端口號及前層應(yīng)用程序首部信息	應(yīng)用軟件信息和真正的數(shù)據(jù)

其中端口號實際上就是 應(yīng)用程序的信息

接收數(shù)據(jù)時的拆解順序與封裝正好相反。

其中在傳輸過程中，作為接收方最開始使用的是 網(wǎng)絡(luò)接口層/數(shù)據(jù)鏈路層 的驅(qū)動程序(即操作系統(tǒng)自帶或另行安裝，總之不用使用的程序員寫就對了)，來判斷這個包是否屬于我，判斷的依據(jù)就是 MAC地址，如果是再判斷什么協(xié)議
- 在此處的協(xié)議可不止 IP協(xié)議，也可能是 ARP協(xié)議 等。之后就是就事論事交給相應(yīng)的處理軟件去處理(拆解)就行
- 科普： MAC地址是 48bit 的，前24bit由 IEEE 分配，后24bit 由廠商分配。原則上是唯一的。
MAC地址 和 IP地址
- 既然前方說到 MAC地址 和 IP地址 都能夠作為識別另一個主機的唯一標(biāo)識，但是為什么需要有兩個相同功能的東西？
- 是，在一開始，網(wǎng)絡(luò)很小的情況下，例如我們在同一個局域網(wǎng)中，我們之間需要通信的時候，只需要使用ARP協(xié)議，進(jìn)行廣播，向在一個網(wǎng)絡(luò)中的所有主機發(fā)送消息就行，剩下的就讓其他主機去判斷(通過MAC地址)這個數(shù)據(jù)是不是發(fā)給我的。
  - ARP協(xié)議 的作用就是在同一個網(wǎng)絡(luò)中，通過廣播找出符合自己要求的主機的 MAC地址 ，如果不在同一個網(wǎng)絡(luò)中，又想知道對方的 MAC地址，那只能借助把每個網(wǎng)絡(luò)鏈接在一起的 網(wǎng)關(guān) 來幫助你發(fā)送。總之進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時必須知道對方的 IP地址和 MAC地址
- 但是如果是現(xiàn)在整個互聯(lián)網(wǎng)呢？不算 IPv6 ，就算 IPv4 也是幾十億的存在，如果我從中國向國外發(fā)送信息，廣播整個互聯(lián)網(wǎng)的所有主機，那就炸了！
- 所以我們需要對世界網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分區(qū)，讓大區(qū)域包含小區(qū)域，就像國家-省-市區(qū)... ，很遺憾的是 MAC地址 是跟計算機相關(guān)而不是和位置相關(guān)的。所以我們有了 IP協(xié)議
- IP協(xié)議 所附帶的產(chǎn)品 IP地址 的作用就在幫助計算機識別自己是否在同一個網(wǎng)絡(luò)中( 這里省略了子網(wǎng)掩碼的作用 )。
實際上，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程的時候，以上細(xì)節(jié)幾乎都被隱藏起來，留給我們的只是可供使用的接口。

也許，許多大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程，會講到 IP地址有種類，分為 A,B,C...類，老師還介紹了各種類型的地址范圍。

但是在現(xiàn)代，這種分類早已經(jīng)失效，或者說正在逐漸消失，因為當(dāng)下的 IP 地址的子網(wǎng)掩碼可以是任意位，并以反斜杠跟在 IP地址后方。

比較現(xiàn)代的 IP地址表示形式一般如此 1.185.223.1/24 代表著子網(wǎng)掩碼是由 24個從左至右連續(xù)的的二進(jìn)制1 組合而成，其余位為0。稱為CIDR分類

夾在中間

事實上有一些實用且挺炫酷的函數(shù)，可以先提一下

域名和 IP地址的互查
- gethostbyname 用于域名查找 IP信息及各類信息
  - struct hostent * gethostbyname(const char * hostname)
  - struct hostent 是存儲查找到的各類型信息，后方會有介紹
  - hostname 即要查詢的域名
- gethostbyaddr 用于IP地址查找域名及各類信息
  - struct hostent * gethostbyaddr(const char * addr, socklen_t len, int family)
    - addr 是要查詢的 IP地址，之所以是 const char * 是因為C語言歷史遺留的原因，實際上其類型應(yīng)為 struct in_addr *(IPv4)
    - len 地址的長度，即 IPv4 為4， IPv6 為16
    - family 即協(xié)議的種類， IPv4 為 AF_INET, IPv6 為 AF_INET6

struct hostent 的成員	.	類型
h_name	char *	官方名稱
h_aliases	char **	域名集合，以NULL結(jié)尾
h_addrtype	int	地址族的類型 AF_INET 或 AF_INET6
h_length	int	地址的長度 4 或 16
h_addr_list	char **	IP的集合，以NULL結(jié)尾, 實際上每個元素的類型為 struct in_addr*

其中第二和最后一個是關(guān)注的重點所在，可以在調(diào)用函數(shù)之后，輸出信息

實際上，這并不是一個好的方法，在后方將記錄現(xiàn)代人的我們該如何做到這些事情，以上只是以前的TCP/IP 編程

只適用于 IPv4

套接字網(wǎng)絡(luò)編程初始

選擇使用 C 語言進(jìn)行編程

在網(wǎng)絡(luò)編程中，最常實用的兩種連接方式 TCP 和 UDP
最常編程的平臺 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)->*nix平臺標(biāo)準(zhǔn) 和 Windows 平臺標(biāo)準(zhǔn)
- 實際上，后者也是參考前者進(jìn)行一些細(xì)微的改變(指的是接口)

對比兩種不同連接方式的不同地位的創(chuàng)建，使用

TCP服務(wù)器	TCP客戶端	UDP服務(wù)器	UDP客戶端	注釋
socket()	socket()	socket()	socket()	創(chuàng)建套接字
bind()	bind()	bind()	綁定所分配IP地址和端口號
listen()	connect()	客戶端則綁定IP地址和端口號，并等待連接；服務(wù)器則是等待連接
accept()	服務(wù)器接受連接
...	...	sendto/recvfrom()	sendto/recvfrom()	對于UDP即是連接也是操作
close()	close()	close()	close	雙向直接關(guān)閉連接
shutdown()	shutdown()	shutdown()	shutdown()	可選擇方向的關(guān)閉連接,即更加靈活

如此對比雖然有一些小瑕疵，但是能夠大體上反映出真?zhèn)€網(wǎng)絡(luò)編程上不同方式的區(qū)別

注1：對于 sendto recvfrom 這兩個接口函數(shù)，并不一定是只能用在 UDP類型的套接字上，同樣 TCP類型的套接字也能使用，但是這么做并沒有什么意義。

注2：實際上 UDP 沒有所謂的服務(wù)器和和護短，因為本來就是單純的互相發(fā)來發(fā)去。客戶端端口 一般是隨機的

以上是 *nix平臺下的標(biāo)準(zhǔn)， Windows下的操作方式和 API有細(xì)微不同，但大部分是一致的。

Windows	*nix
socket()	socket()
bind()	bind()
connect()	connect()
listen()	listen()
accept()	accept()
closesocket()	close()
send()	send()
read()	read()
sendto()	sendto()
recvfrom()	recvfrom()

不僅僅是接口名字相同，參數(shù)個數(shù)以及功能也是一致，即使有一個例外，其參數(shù)以及使用方法也相同。

那豈不是可以直接移植了？

并不！

在 Windows 套接字編程時 ，由于 Windows 將其實現(xiàn)為動態(tài)庫，所以在使用時需要將其加載進(jìn)程序。

故而多加了加載操作。

int WSAStartup(
  WORD      wVersionRequested,
  LPWSADATA lpWSAData  /* 這是一個結(jié)構(gòu)體， 傳入類型為WSADATA*  */
);
int WSACleanup(void);

每當(dāng)在 Windows 上進(jìn)行套接字編程時，總要指定某個版本的套接字庫：

WSADATA wsaData;
int err_code;
/*
* MAKEWORD()的作用在于將版本號轉(zhuǎn)為指定格式傳入
* 當(dāng)下(2015-10)套接字庫的版本號最高是 2.2
*/
err_code = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
/* TODO Something */
WSACleanup();

這是最基本的在 Windows 上使用 套接字 編程的流程，但是如果本平臺的套接字庫最高版本并不符合當(dāng)前要求呢？

那么首先會將套接字版本庫盡可能設(shè)置到平臺的 最高版本 ，可以通過結(jié)構(gòu)體 WSADATA 進(jìn)行查詢

if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2)
{
  printf("Could not find a usable version of Winsock.dll\n");
  WSACleanup();
  return 1;
}

總體而言， Windows平臺 和 *uix平臺 的區(qū)別在于，前者使用時需要加載和清除套接字庫其余邏輯流程一致，畢竟只有統(tǒng)一才能越利于編程世界的發(fā)展。

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0x10-網(wǎng)絡(luò)的世界

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寫在最前方

概念

夾在中間

套接字網(wǎng)絡(luò)編程初始