TCP/IP网络编程基础：从协议到 SOCKET 函数解析

"leve6网络编程学习笔记.pdf" 在计算机网络编程中，了解网络分层模型和相关的协议是至关重要的。本学习笔记主要探讨了TCP/IP协议栈的结构及其在网络编程中的应用，特别关注了在Linux环境下的实现。以下是笔记的主要内容： 一、网络采用分层的思想： 网络通信通常遵循OSI七层模型或TCP/IP四层模型。在这个模型中，每一层都承担特定的职责，如数据编码、错误检测、路由选择等。每一层向下层提供服务，同时也使用上层的服务，确保数据的透明传输。这种分层设计使得网络系统模块化，易于管理和维护。 二、各层典型的协议： 1. 应用层：HTTP、FTP、DNS等协议，用于应用程序间的通信。 2. 传输层：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议），负责端到端的数据传输，TCP提供可靠连接，UDP则不保证数据顺序和可靠性。 3. 网络层：IP（互联网协议）是核心协议，负责数据包在不同网络间的路由。 4. 数据链路层：以太网、PPP等，处理物理网络接口和物理信号。 三、TCP/IP协议通信模型： TCP/IP模型主要包括应用层、传输层、网络层和数据链路层。在TCP/IP模型中，应用层的数据通过传输层（TCP/UDP）封装，然后在网络层（IP）加上源和目的IP地址，再通过数据链路层进行物理传输。 四、网络编程的预备知识： 1. SOCKET：Socket是网络通信的基本单元，是应用层与传输层之间的接口，提供了进程间通信的能力。 2. IP地址：标识网络中设备的唯一地址，分为IPv4和IPv6两种形式。 3. 端口号：每个网络服务都有一个唯一的端口号，用于区分同一主机上的不同服务。 4. 字节序：计算机中存储多字节数据时的顺序，分为大端字节序和小端字节序。在跨平台通信时需注意字节序的转换。 - 字节序转换函数如`htonl()`、`ntohl()`用于主机到网络字节序的转换，`htons()`、`ntohs()`用于短整型的转换。 五、TCP编程API： 1. `socket()`函数：创建一个套接字，返回套接字描述符。 2. `bind()`函数：将套接字与IP地址和端口号关联，为服务器端使用。 3. `listen()`函数：将主动套接字转换为被动套接字，准备接收客户端连接。 4. `accept()`函数：服务器端阻塞等待并接受客户端的连接请求，返回新的套接字描述符用于数据通信。 5. 客户端的`connect()`函数：尝试连接服务器，建立连接后进行数据传输。 6. 数据收发函数： - `send()`/`recv()`：用于已连接套接字的数据发送和接收。 - `read()`/`write()`：在某些情况下也可用于数据传输，但不如`send()`/`recv()`灵活。 - `sendto()`/`recvfrom()`：用于无连接的UDP通信，直接指定发送/接收的IP地址和端口号。 在实际编程中，理解这些基本概念和函数的使用是构建网络应用的基础，无论是创建简单的文件传输服务，还是复杂的Web服务器，都需要对网络编程有深入的理解。