网络编程是指使用编程语言进行网络通信的过程。通过网络编程，计算机可以通过互联网或局域网与其他计算机进行数据交换和通信。在网络编程中，程序员需要使用特定的网络编程接口和协议（如tcp/IP、Http等）来实现数据的发送和接收。网络编程常用于开发网络应用、远程服务和分布式系统等。

网络编程具有以下几个重要的作用：

数据交换和通信：通过网络编程，计算机可以在网络上进行数据的发送和接收，实现信息的交换和通信。这对于实现远程服务、分布式系统以及网络应用等都非常重要。
分布式系统：通过网络编程，可以将多台计算机连接起来，形成一个分布式系统。在分布式系统中，不同计算机之间可以互相通信和协作，共享资源和处理任务，从而提高系统的可靠性、性能和扩展性。
网络应用开发：网络编程是开发网络应用（如WEB应用、聊天室、在线游戏等）的基础。通过网络编程，可以实现服务器端和客户端之间的数据交互，从而实现用户与服务器的交互和信息的展示。
网络安全：网络编程也与网络安全密切相关。通过网络编程，可以实现加密、认证、防止信息泄漏等安全机制，保护网络通信的隐私和安全。

总之，网络编程为计算机之间的数据交换和通信提供了技术基础，成为了构建分布式系统、开发网络应用以及保障网络安全的重要手段。

一、网络的含义与构成

含义：

1.什么是网络?
网络是信息传输、接收和共享的虚拟世界，通过把地球村内所有
信息汇聚起来，从而实现这些资源的共享。
初衷:知识共享

构成：

2.计算机上的软件层面的网络是由什么构成?
       1>IP
           格式:
               点分十进制       用户浏览与编写   192.168.10.x
               网络二进制       系统、电脑看的 0、1组合
           分类：
               IPv4 (主要集中，应用在电脑)
                   点分十进制       4个字节
                   网络二进制       32位
               （42个ip地址）
               IPv6 (手机WiFi、目前在电脑中不集中)
                   点分十进制       16个字节
                   网络二进制       128位

               IPv4分五类
                   A B C D E
               大型网中大型中小型组播型待用型

(1)A类地址
                   网络二进制：是以0开头
                   1个网络地址 3个主机地址（网络地址等于你在哪个教室，主机地址
                   代表你在教室中的位置）
网络二进制：
00000000 00000000 00000000 00000001 - 01111111 11111111 11111111 11111110
点分十进制：
   0.0.0.1-127.255.255.254
注意：
       主机位全为0，定义为网段号，网络ID号
       主机位全为1，定义广播地址


(2) B类地址
                   网络二进制：是以10开头
                   2个网络地址 2个主机地址（网络地址等于你在哪个教室，主机地址
                   代表你在教室中的位置）
网络二进制：
10000000 00000000 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110
点分十进制：
   128.0.0.1-191.255.255.254
注意：
       主机位全为0，定义为网段号，网络ID号
       主机位全为1，定义广播地址

(3)C类地址
                   网络二进制：是以110开头
                   3个网络地址 1个主机地址（网络地址等于你在哪个教室，主机地址
                   代表你在教室中的位置）
网络二进制：
11000000 00000000 00000000 00000001 - 11011111 11111111 11111111 11111110
点分十进制：
   192.0.0.1-223.255.255.254
注意：
       主机位全为0，定义为网段号，网络ID号
       主机位全为1，定义广播地址

(4)D类地址
                   网络二进制：是以1110开头
                   4个网络地址 0个主机地址（网络地址等于你在哪个教室，主机地址
                   代表你在教室中的位置）
网络二进制：
11100000 00000000 00000000 00000001 - 11101111 11111111 11111111 11111110
点分十进制：
   224.0.0.1-239.255.255.254
注意：
       主机位全为0，定义为网段号，网络ID号
       主机位全为1，定义广播地址

(5)E类地址
                   未来可期

       2>子网掩码
           网络地址全为1，主机全为0
           255.255.255.0
           用来判断是否在同一网段
           前缀长度：24(主要看子网掩码中1的个数)
           -->在linux网络配置中有体现

       3>默认网关
           主机地址默认值为1，随机取1-254，掐头去尾
           用来管理当前网段下的信息传输；网络的门户
           -->结合图片理解

       4>DNS域名解析服务器
           按照地方运营商提供的DNS域名服务器
           202.98.128.86
           www.baidu.com
           IP所属地：广东、深圳

二、网络的体系结构

1.OSI七层模型

ISO公司推出的网络体系模型

       协议：双方规定好的通信规则
           应用层
           表示层
           会话层
           传输层
           网络层
           数据链路层
           物理层

       目的:将数据封装起来，形成一个约定好的通信协议
       缺点：太复杂，太繁琐，有写功能重复

2.TCP/IP协议体系结构

       应用层   ftp、http、ping、ssh
       传输层       TCP、UDP
       网络层       IP、ICMP、IGMP
       物理层       网线

       重点学习的网络体系结构，网络协议中的世界

3.数据经过体系结构，怎么封装?

封装数据的目的是为了保证数据在网络中传输的稳定性
-->结合图片理解

4.端口号

区分不同的应用程序，针对主机
           QQ4999，微信5050
           2个字节 0~65535
           0~1023 --》系统进程使用的
           1024~65535 --》用户用的

5.大小端序

不同类型的CPU的主机中，内存存储的整数字节序有两种
           小端序：
               低位字节存储到低位地址， linux
           大端序：
               低位字节存储到高位地址，系统

6.TCP/UDP传输层的协议

TCP/UDP的区别：
       UDP(用户数据报协议)的特点：只管发送，没有连接属性，数据因此不可靠，不稳定，易丢失。
       举例：写信

       TCP(传输控制协议)的特点：要先建立连接，保证了数据的可靠信，因此数据稳定，不丢包。
       举例：带电话

三、系统函数api学习框架（TCP）

服务器（优先）：

框架：
    1>创建Socket套接字
               2>绑定自己的IP地址和端口号
               3>监听
               4>等待客户端连接
               5>数据收/发
               6>关闭套接字(具有网路属性的文件描述符)

1.创建socket套接字（socket）

头文件：

#include
   #include
   int socket(int domain, int type, int protocol);
   功能:
       创建一个具有网络属性的文件描述符
   参数:
       domain:协议族
           AF_UNIX,AF_LOCAL 本地连接
           AF_INET IPv4
           AF_INET6                IPv6
       type：
       SOCK_STREAM   流式套接字   TCP
       SOCK_DGRAM 数据报套接字 UDP
       SOCK_RAW   原始套接字
       protocol：
           默认为0，表示前面两个所选参数生效
   返回值:
       成功返回具有网络属性的文件描述符
       失败，返回-1并设置错误码

   socket位于哪里，位于应用层和传输层之间

2.绑定自己的IP地址和端口号（bind）

头文件：

#include
   #include
   int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);
   功能:
       将IP地址和端口号绑定在sockfd上，难点在于第二参结构体赋值
   参数:
       sockfd:这个是socket创建出来的具有网络属性的文件描述符
       my_addr：结构体指针，用来赋值IP地址和端口号
       addrlen:结构体的长度
   返回值:
       成功返回0
       失败，返回-1并设置错误码

   第二参数const struct sockaddr *my_addr

   struct sockaddr {
   sa_family_t sa_family; 2个字节
   char sa_data[14]; 14个字节
   }

   问题:
       赋值时IP地址和端口号哪个在前哪个在后不确定
       IP地址和端口号只占据6个字节，还有8个字节怎么填充

   因此选用同族结构体
   struct sockaddr_in{
       sa_family_t sin_family; //地址族
       uint16_t sin_port; //端口号
       struct in_addr sin_addr; //32位IP地址
       char sin_zero[8]; //预留未使用，自动填充0
   };
   struct in_addr{
       In_addr_t s_addr; //32位IPv4地址
   };

   1>注意端口大小端序转换的问题
   #include

   uint32_t htonl(uint32_t hostlong); 32位
   uint16_t htons(uint16_t hostshort); 16位
   以上小端序转大端序

   uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
   uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
   大端序转回小端序

   2>注意IP格式转换
   #include
   in_addr_t inet_addr(const char *cp);
   将点分十进制的IP地址转换为网络二进制

   char *inet_ntoa(struct in_addr in);
   将网络二进制转回点分十进制

3.监听（listen）

头文件：
   #include
   #include
   int listen(int sockfd, int backlog);
   功能：
       保护服务器，限制同一瞬间最大的客户端连接数量
   参数：
       sockfd：这个是socket创建出来的具有网络属性的文件描述符
       backlog：最大的客户端连接数量
   返回值：
       成功返回0
       失败，返回-1并设置错误码

4.等待客户端连接（等待意味着“阻塞” accept）

头文件:

#include
   #include
   int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
   功能：
       等待客户端连接，第二参能保存对方的IP地址和端口号，不需要保存对方设置NULL
   参数：
       sockfd：这个是socket创建出来的具有网络属性的文件描述符
       addr：用来保存客户端信息的结构体
       addrlen：结构体长度。
   返回值:
       成功返回与客户端通信的文件描述符，与socket函数类似
       失败，返回-1并设置错误码

客户端：

为了演示效果明显，我们开始写客户端框架

1>创建socket套接字
       2>声明服务器所在的IP地址和端口号
       3>主动连接服务器
       4>数据收/发
       5>关闭文件描述符

1.创建socket套接字与服务器相似

2.声明服务器所在的IP地址和端口号

struct sockaddr_in server;
       server.sin_family = AF_INET;
       server.sin_port = htons(8888);
       server.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.10.5");
       注意声明都是别人的，与你无关

3.主动连接服务器（connect）

头文件：

#include
   #include
   int connect(int sockfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen)
   功能：
       主动连接服务器，第二参能保存对方的IP地址和端口号，不需要设置NULL
   参数：
       sockfd：这个是socket创建出来的具有网络属性的文件描述符
       addr：用来连接服务器的结构体
       addrlen：结构体长度，一般用sizeof()。
   返回值:
       成功返回0
       失败，返回-1并设置错误码

4.数据发送（send）

头文件：

  #include
   #include

   ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
   功能：
       数据发送
   参数：
       sockfd：套接字文件描述符
       buf：发送缓冲区
       len：发送缓冲区长度
       flags:默认为0，表示阻塞
   返回值：
   成功：返回发送的字节数
   失败：返回-1，并设置errno

5.数据接收（recv）

头文件：

#include
   #include
   ssize_t recv(int sockfd,void *buf, size_t len, int flags);
   功能：
       数据接收
   参数：
       sockfd：套接字文件描述符
       buf：接收缓冲区
       len：接收缓冲区长度
       flags:默认为0，表示阻塞
   返回值：
   >0: 返回接收的字节数
   =0:   客户端异常退出(CTRL+C)
   <0: 失败：返回-1，并设置errno

四、服务器和客户端代码实例

//服务器代码#include #include #include #include #include #include int main(void){//1>创建socket套接字int serfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//1.选IPv4,2选TCP，3默认0if(serfd<0)//错误判断{perror("socket");return -1;}printf("创建出的socket的值为%d\n",serfd);//2>绑定自己的IP地址和端口号struct sockaddr_in my_addr;my_addr.sin_family = AF_INET;//IPv4my_addr.sin_port = htons(8888);//将linux小端转系统的大端my_addr.sin_addr.s_addr =inet_addr("192.168.10.5");//注意将IP地址格式转为网络二进制，还有记得改成自己的linuxIP地址int ret;ret = bind(serfd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));//第二参将同族结构体强转为函数需要的结构体类型if(ret<0)//错误判断{perror("bind");return -1;}printf("serfd网络属性已成功配置！\n");//3>监听ret = listen(serfd,8);if(ret<0)//错误判断{perror("listen");return -1;}printf("监听已启动，保护服务器中^-^\n");//4>等待客户端连接 阻塞int clifd = accept(serfd,NULL,NULL);//accept接触阻塞后将产生一个与客户端通信的文件描述符if(clifd<0)//错误判断{perror("accept");return -1;}printf("创建出与客户端通信的文件描述符值为%d\n",clifd);printf("有客户连接进来了！\n");//5>数据的接收char buf[30];while(1){#if 0bzero(buf,sizeof(buf));ret = recv(clifd,buf,sizeof(buf),0);//阻塞printf("客户端说:%s\n",buf);#endifbzero(buf,sizeof(buf));ret = recv(clifd,buf,sizeof(buf),0);//阻塞if(ret<0){perror("recv");return -1;}else if(ret == 0) { printf("客户带着小姨子跑了！\n"); return -1; }else  {printf("客户端说:%s\n",buf);  }}//6>关闭套接字close(serfd);close(clifd);return 0;}

//客户端代码#include #include #include #include #include #include int main(void){//1>创建socket套接字int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sockfd<0){perror("socket");return -1;}printf("创建出的socket的值为%d\n",sockfd);//2>声明"服务器"所在的IP地址和端口号struct sockaddr_in server;server.sin_family = AF_INET;server.sin_port = htons(8888);server.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.10.5");printf("已经声明服务器的IP地址和端口号！\n");//3>主动连接服务器int ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server));if(ret<0){perror("connect");return -1;}printf("连接服务器成功，请进行操作！\n");//4>数据发送char buf[30];while(1){bzero(buf,sizeof(buf));scanf("%s",buf);send(sockfd,buf,strlen(buf),0);}//5>关闭文件描述符close(sockfd);return 0;}