嵌入式开发之linux中的网络编程

在Linux中的网络编程是通过socket接口来进行的，是一种文件描述符。socket也有一个类似于打开文件的函数调用，该函数返回一个整型的socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过socket来实现的。

常见的socket有3种类型：

(1)流式socket (SOCK_STREAM)流式套接字提供可靠的、面向连接的通信流;它使用TCP协议，从而保证了数据传输的正确性和顺序性。

(2)数据报socket(SOCK_DGRAM)数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP。

(3)原始socket，原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问，它功能强大但使用较为不便，主要用于一些协议的开发。

1.sockaddr/_in:是用来保存 socket 信息的，在 建立 socketadd 或 sockaddr_in 后,就可以对该 socket 进行适当的操作了。

struct sockaddr {

unsigned short sa_family; /*地址族*/

char sa_data[14]; /*14 字节的协议地址,包含该 socket 的 IP 地址和端口号。*/

};

struct sockaddr_in {

short int sin_family; /*地址族*/

unsigned short int sin_port; /*端口号*/

struct in_addr sin_addr; /*IP 地址*/

unsigned char sin_zero[8]; /*填充 0 以保持与 struct sockaddr 同样大小*/

};

常用sa_family有以下几种：

• AF_INET:IPv4 协议

• AF_INET6:IPv6 协议

• AF_LOCAL:UNIX 域协议

• AF_LINK:链路地址协议

• AF_KEY:密钥套接字(socket)

2.数据存储优先顺序

计算机数据存储有两种字节优先顺序：高位字节优先(大端模式)和低位字节优先(小段模式)。Internet上以高位字节优先的顺序在网络传输，而PC机通常采用小端模式，因此有时候需要对两个字节存储优先顺序进行转换。用到了4个函数：htons()、ntohs()、htonl()和ntohl()。h代表host，n代表network，s代表short，l代表long。通常16位的IP端口号用s，而IP地址用l。

函数格式说明

• uint16_t htons(unit16_t host16bit)参数是主机字节序的16bit数据

• uint32_t htonl(unit32_t host32bit)参数是主机字节序的32bit数据

• uint16_t ntohs(unit16_t net16bit)参数是网络字节序的16bit数据

• uint32_t ntohs(unit32_t net32bit)参数是网络字节序的32bit数据

地址格式转化

IP地址通常由数字加点(192.168.0.1)的形式表示，而在struct in_addr中使用的IP地址是由32位整数表示，为了转换可以使用下面三个函数：

Pv4中用到的函数有inet_aton、inet_addr和inet_ntoa。

Pv4和IPv6兼容的函数有inet_pton和inet_ntop，这里，p表示十进制，n表示二进制。

int inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr)

int inet_ntop(int family, void *addrptr, char *strptr, size_t len)

family传入AF_INET或AF_INET6，addrptr是转化后的地址，strptr是要转化的值，len是转化后值的大小，成功返回0，出错返回-1。

int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp);

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

其中，inet_aton将a.b.c.d形式的IP转换为32位的IP，存储在inp指针里面;inet_ntoa是将32位IP转换为a.b.c.d的格式;inet_addr将一个点分十进制的IP转换成一个长整数型数。

名字地址转换

通常，人们在使用过程中不愿记忆冗长的IP地址，因此，使用主机名是很好的选择。gethostbyname()将主机名转化为IP地址，gethostbyaddr()则是逆操作，将IP地址转换为主机名。它们都涉及到一个hostent的结构体，如下：

struct hostent

{

char *h_name; /*正式主机名*/

char **h_aliases; /*主机别名*/

int h_addrtype; /*地址类型*/

int h_length; /*地址字节长度*/

char **h_addr_list; /*指向IPv4或IPv6的地址指针数组*/

};

我们调用gethostbyname()或者gethostbyaddr()后就能返回hostent结构体的相关信息。

3.socket编程的基本函数有socket()、bind()、listen()、accept()、sent()、sendto()、recv()、以及recvfrom()等，具体介绍如下。

基于TCP-服务器：创建socket()—>bind()绑定IP地址、端口信息到socket上—>listen()设置允许最大连接数—>accept()等待来自客户端的连接请求—>send()、recv()或者read()、write()收发数据—>关闭连接。

基于TCP-客户端：创建socket()—>设置要连接的服务器IP地址和端口等属性—>connect()连接服务器—>send()、recv()或read()、write()收发数据—>关闭网络连接。

循环服务器：服务器在同一时间只能响应一个客户端的请求。

socket(...);

bind(...);

listen(...);

while(1)

{

accept(...);

process(...);

close(...);

}