Linux网络编程02

UDP协议

UDP协议处于传输层，是不可靠谱、无连接、消息有边界的协议
TCP类似于管道，UDP类似于队列

UDP头部
传输层头部都不需要IP地址，都只需要端口号
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Berkeley Socket（库）

Berkeley Scoket 库已经完成了传输层之下的内容，我们只需要再应用层调用下面提供的服务接口即可

Socket ：套接字，建立连接时使用

地址：链路层使用MAC地址、网络层使用IP地址、传输层使用端口号
引用层的地址：IP地址加上端口号

IPv4的地址格式
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sin_family:地址的类型AF_INET代表IPv4
sin_port:端口号(使用网络字节序)16Byte（2字节）
sin_addr:IP地址（使用网络字节序）32Byte（4字节）

网络字节序
大端法存储数据被称为网络字节序
大小端都可以存储数据的为主机字节序
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数据如果要从主机到网络，那么我们就要将小端数据变成大端数据

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h host主机
n net网络
s short 2B 16bit
l int 4B 32bit

大小端转换
我们要用printf()就使用端；如果我们使用sockaddr就使用大端
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const char *cp:点分十进制
struct in_addr *inp:存储结果的地址
inet_aton（const char * cp ,struct in_addr * np）:点分十进制—>32位大端整数，结果作为参数
inet_addr:点分十进制—>32位大端整数，结果作为返回值

char *inet_ntoa:把32位大端整数转换为字符串

IP地址实现大小端转换
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IP地址以及端口实现大小端转换
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可以使用sudo cat /etc/hosts查看本地存在的域名映射

从代码中获取域名对应的IP地址
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底层使用了DNS服务器，断网的时候会报错，这个函数出错了不能用perror，报错返回空指针
可以根据这个函数获取主机信息

使用gethostbyname获取远程目标主机的信息
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可以将IPv4或者IPv6转换位字符串
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基于TCP的网络通信
网络的用法和文件是一样的
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socket(系统调用)

创建一个用于网络传输的文件对象
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domain:指的是你所使用的领域，一般使用AF_INET表示IPv4
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type:

SOCK_STREAM:TCP协议
SOCK_DGRAM:UDP协议
protocol:填0表示自动获取

connect
建立连接，发送第一次握手

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sockfd:填的值是socket的返回值
addr 和addrlen描述目标地址

Linux上使用抓包操作查看自己发送的数据包
tcpdump -i 网卡名称 port 端口号

tcp的标志
根据四元组<源IP，源端口号，目的IP，目的端口>来区分两条不同的TCP连接，只要四元组中有一个不一样那就是不同的TCP连接

服务端的IP和端口一般是固定的—>这不影响并发连接数量的上限

bind(服务端)
让服务端端绑定一个IP：port给socket ,以便于客户端每次都可以固定的和同一个端口连接服务端

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绑定端口之后客户端还不能连接服务端，还需要让服务端调用listen系统调用

listen（服务端调用）
listen是说明让socket当作服务端来使用
服务端调用listen之后客户端才能connect
listen会把socket文件对象清空，会重新组织成两个数据结构，一个是半连接队列，一个是全连接队列
当服务端调用listen，接收到客户端的connect请求，服务端会像客户端发回ACK应答，此时这个客户端就会进入如半连接队列里面，当客户端完成了三次握手的最后一个ACK是服务端就会把这个连接放入连接队列里面

backlog:半连接队列的长度

DDOS攻击
SYN flood 泛洪
客户端你只对服务器只发送第一次握手，但是不发生送第三次握手，方客户端越来越多的时候服务器端的半连接队列就会被充满，以至于服务器无法在继续连接真难正需要连接的客户端
如何防御DDOS攻击？
（1）增发半连接队列（不可取）
（2）使用SYN cookies

accept
上面我们已经了解到我们可以使用socket为客户端创建一个用于网络连接的文件，对于服务端首先会使用bind为客户端绑定固定端口，然后再利用listen改造客户端的socket文件对象，建立连接之后便会把客户端建立的连接放入全连接队列。
接下来调用accept从全连接队列取出一个连接，根据这个连接创建一个已链接socket
因此就会有两个文件描述符一个是socketFd(用于建立连接)，一个是netFd(用于发送数据)
accept的本质是一个read,如果全连接队列为空，accept就会阻塞，当全连接队列不为空就会停止阻塞

sockfd：listen 的 fd
addr：addr填本地地址，如果填了本地地址就可以获取对端地址，如果不想获取对端地址就填NULL
addrlen：先申请一个socklen_t的变量，再取地址传递，因为他是一个传入传出参数，并且socklen_t的长度不能嫩能够填0,要填addr的长度

读写网络缓冲区
write/read 可以用于客户端的socket以及服务端端的已连接socket,不可以用于listensocket
send和recv只能操作socket
write和read可以操作文件和socket以及管道等

send和write

flages：控制send的行为，如果为0，不做任何行为
在对socket操作时 send(… , 0)和write是等价的
send/write不是往网络中发数据，其本质是拷贝数据到SND（发送）缓冲区，发不发送由内核协议栈决定是否发向网络

read和recv

read/recv是拷贝数据从RCV缓冲区到用户空间，网络中如果没有数据就会发生阻塞

使用socket实现网络连接

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如何使接收方和发送方知道相同的信息，就需要在应用层制定协议

利用socket实现即时聊天

基本上和管道时一样的，socket的R，W的fd是同一个
使用IO多路复用来防止stdin阻塞
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TIME_WAIT

主动关闭方在四次挥手之后会进入TIME_WAIT状态
服务端如果主动关闭，会进入TIME_WAIT（固定60S），服务端在time_wait状态，不允许bind同样的IP和端口，避免在这个时间之内他们两方在建立新的连接，但是旧连接的数据可能就会在新连接里传输
但是每次客户端发起新的连接都是从不同的端口进行发出，因此每次发起连接的四元组都是不一样的，因此我们没有必要让服务端进入TIME_WAIT

让服务端你无视TIME_WAIT
修改socket的属性（在bind之前修改）

使用setsockopt修改socket的属性

sockfd：listen socket，监听描述符 level
：直接填SOL_SOCKET，表示修改的是socket这一层（传输层） optname：要修改哪个属性

optval：要改成什么样 optlen：属性的长度

服务端不是屏蔽TIME_WAIT而只是忽略TIME_WAIT

实现断线重连

服务端使用select监听sockfd—>读事件，如果都就绪，说明调用accept不会阻塞

  #include <43func.h>
   //服务端
   int main(int argc,char * argv[]) {
       ARGS_CHECK(argc,3);
       int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建你IPv4的TCP连接
       ERROR_CHECK(sockfd,-1,"socket");
       int optval = 1;
       int ret = setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&optval,sizeof(int));
       ERROR_CHECK(ret,-1,"setsockopt");
      struct sockaddr_in addr;
      addr.sin_family = AF_INET;
      addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
      addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
      ret = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
      ERROR_CHECK(ret,-1,"bind");
      ret = listen(sockfd,10);//更改server端socket的结构，更改半连接队列长度为10
      ERROR_CHECK(ret,-1,"listen");
      //accept要放在select后面
      //去使用时确保从标准输入中输入数据在客户端建立连接之后
      //accept之后创建新的netfd，这个netfd加入监听--->分离监听和就绪
      //客户端如果断开连接以后，服务端不要退出，要取消监听netfd
      fd_set rdset;//保存就绪的fd
      fd_set monitorSet;//使用一个单独的监听集合
      FD_ZERO(&monitorSet);//初始化rdset
      FD_SET(STDIN_FILENO,&monitorSet);//将文件输入流，添加到监听队列.防止阻塞
      char buf[4096] = {0};
      int netfd = -1;
      while(1) {
          memcpy(&rdset,&monitorSet,sizeof(fd_set));//初始化数组
          select(20,&rdset,NULL,NULL,NULL);//开启监听
          if(FD_ISSET(STDIN_FILENO,&rdset)){
              bzero(buf,sizeof(buf));//清空数组
              ret = read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf));//读取输入流数据
              if(ret == 0) {
                  send(netfd,"nishigehaoren",13,0);
                  break;
              }
              send(netfd,buf,strlen(buf),0);//向网络文件中写入数据
          }
          if(FD_ISSET(sockfd,&rdset)){
              netfd = accept(sockfd,NULL,NULL);//创建socket文件对象
              ERROR_CHECK(netfd,-1,"accept");
              FD_SET(netfd,&monitorSet);//将netfd加入监听集合
              puts("new connect is accepted!\n");
          }
          if(FD_ISSET(netfd,&rdset)) {
              bzero(buf,sizeof(buf));//清空buf
              ret = read(netfd,buf,sizeof(buf));//读取网络文件中的数据
              if(ret == 0) {
                  puts("bye bye");
                  FD_CLR(netfd,&monitorSet);//将netfd取消监听
                  close(netfd);
                  netfd = -1;
                  continue;
              }
              puts(buf);
          }
      }
      close(sockfd);
      close(netfd);
  }