最近在看网络编程方面的知识，记一下笔记。

 Socket简介

        网络编程的实现可以有多种方式，Windows Socket 就是其中一种，比较 简单的实现方法。Socket 是连接应用程序与网络驱动程序的桥梁，Socket在应用程序中创建，通过绑定操作与驱动程序建立关系。此后，应用程序送给Socket 交给驱动程序向网络上发送出去。计算机从网络上收到与该Socket绑定的IP地址和端口号相关的数据后，由驱动程序交给Socket,应用程序便可从Socket中提取接收到的数据。网络应用程序就是这样通过socket进行数据的发送与接收的。

端口

为了标识通信实体中进行通信的进程（应用程序），TCP/IP 协议提出了协议端口（protocol port, 简称端口）的概念。

       端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区）。应用程序通过系统调用与某端口建立连接（binding）后，传输层伟给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出。

        端口用一个整数型标识符来表示，即端口号，端口号跟协议相关，TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立。也就是说，基于TCP和UDP的不同的网络应用程序，它们可以拥有相同的端口号。端口使用一个16位的数字来表示，它的范围是0~65536，1024以下的疝号保留给预定义的服务。

客户机/服务器模式

        客户机/服务器模式： 在TCP/IP 网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式 是客户机/服务器模式（client/server），即客户向服务器提出请求，服务器接收到请求后，提供相应的服务。

        客户机/服务器模式在操作的过程中采取的是主动请求的方式。

      首先服务器方要先启动，并根据请求提供相应服务。  

         1. 打开通信通道并告知主机，它愿意在某一地址和端口号上接收客户请求。

         2.等待客户请求到达端口

         3.接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。接收到并发服务请求，要激活一个新的进程（或线程）来处理这个客户请求。新进程（或线程）处理此客户请求，并不需要对其他请求作出应答。服务完成后，关闭此新进程与客户的通信链路并终止。

         4.返回第二步，等待另一客户请求。

         5.关闭服务器。

          而客户方：

          1.打开一个通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。

          2.向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求。

          3.请求结束后关闭通信通道并终止。

 基于TCP(面向连接)的socket编程

          基于TCP(面向连接的)socket编程的服务器端程序流程如下：

          1.创建套接字（socket）.

          2.将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind）。

          3.将套接字设为监听模式，准备接收客户请求（listen）.

          4.等待客户请求到来；当请求到来后，接受连接请求，反回一个新的对应于些次连接的套接字（accept）

          5.用返回的套接字和客户端进行通信（send/recv）.

          6.返回，等待另一客户请请求。

          7.关闭套接字。

          基于TCP(面向连接)socket编程的客户端程序流程如下：

          1.创建套接字（socket）。

          2.向服务器发出连接请请求（connect）。

          3.和服务器进行通信（send/recv）。

          4.关闭套接字。

           在服务器端，当调用accept函数时，程序就会等待，等待客户端调用connect函数发出连接请求，然后服务器端接受该请求，于是双方就建立了连接。之后。服务器端和客户就可以利用send 和recv 函数进行通信了。在客户端并不需要调用bind 函数， 因为服务器需要接收客户端的请求，所以必须告诉本地主机打算在哪个IP地址和端口上等待客户请求。因此必须调用 bind 函数来实现这一功能。而对客户端来说，当它发起连接请求，服务器端接受该请求后，在服务器端就保真了该客户端的IP地址和端口的信息。这样，对服务器端来说，一旦建立连接之后，实际上它已经保存了客户端的IP地址和端口号信息，因此就可以利用把返回的套接字调用send/recv函数与客户端进行通信。

//注 这里用于WinSock库中的函数，需要为程序链接相应的 ws2_32.lib 文件，VS2012 添加方法  菜单-项目-配置属性-链接器-输入-附加依赖项， 加入ws2_32.lib.  (在服务器端和客户端都要添加)。

建立空 Win32 Console Application 类型的空项目TCPSrv  和 空项目 TCPClient,  分别添加 源文件：TcpSrv.cpp 和 TcpCleint.cpp

代码:

//TCPSrv.cpp 

#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;

	wVersionRequested = MAKEWORD(1,1);

	err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);   //根据socket版本，加载套接字库 
	if(err != 0)
	{
		return;
	}

	if(LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 ||     //低字节为主版本
		HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1)      //高字节为副版本
	{
		WSACleanup();
		return;
	}

	printf("server is operating!");
	//创建用于监听的套接字
	SOCKET sockSrv = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

	SOCKADDR_IN addrSrv;     //定义sockSrv发送和接收数据包的地址
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(6000);
	
	//绑定套接字, 绑定到端口
	bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
	//将套接字设为监听模式， 准备接收客户请求
	listen(sockSrv,5);   //最大队列数目为5

	SOCKADDR_IN addrClient;   //用来接收客户端的地址信息
	int len = sizeof(SOCKADDR);

	while(1)
	{
		//等待客户请求到来
		//在服务器端，当调用accept函数时，程序就会等待，等待客户端调用connect
		//函数发出连接请求，然后服务器端接受该求，于是双方就建立了连接。
		//然后服务器端和客户端就可以利用send 和recv函数进行通信了。

		//当客户端请求到来时，该函数接受该请求，建立连接，

//同时它将返回一个相对于当前这个新连接的一个套接字，
		//保存于sockConn变量中，然后利用这个套接字与客户端进行通信，

//而原来的套接字仍继续监听客户端的连接请求。
		SOCKET sockConn = accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
		char sendBuf[100];
		sprintf_s(sendBuf,"Welcome %s to 306 lab",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));

		printf("%s\n",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
		//通过已连接的sockConn套接字发送数据
		send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
        
		char recvBuf[100];
		recv(sockConn,recvBuf,100,0);
		printf("%s\n",recvBuf);
		closesocket(sockConn);
	}
}





//TcpCleint.cpp
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;

	wVersionRequested = MAKEWORD(1,1);   //使用版本为1.1的套接字

	err = WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
	if(err != 0)
	{
		return;
	}

	if(LOBYTE(wVersionRequested) !=1 ||
		HIBYTE(wVersionRequested != 1))
	{
		WSACleanup();
		return;
	}

	SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0);

	sockaddr_in  addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");    //本机
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(6000);

	//向服务器发出连接请求
	connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

	//接收数据
	char recvBuf[100];
	recv(sockClient,recvBuf,100,0);
	printf("%s\n",recvBuf);
	//发送数据
	send(sockClient,"This is lisi",strlen("This is lisi")+1, 0);
	//关闭套接字
	closesocket(sockClient);
	WSACleanup();
	system("pause");
}

结果：

Server:

Client:

socket的详细介绍：http://goodcandle.cnblogs.com/archive/2005/12/10/294652.aspx

TCP/IP——应用层

在OSI七层模型中，将应用层，会话层，表示层综合看成了TCP/IP模型中的应用层
一、应用和数据
应用：
1）应用的存在，是为了满足人们的各种需求，比如访问网页，在线游戏，在线视频
2）伴随着应用会有信息的产生。比如文本，图片，时评等都是信息的不同呈现方式
数据：
1）数据的产生：在计算机领域，数据是各种信息的载体
2）数据的传输：大部分应用程序所产生的数据需要在不同设备之间传递
在TCP/IP协议中，每一层都定义了不同功能的协议，如下图：

二、理解应用层功能
应用层为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务，应用层协议会指定使用相应的传输层协议，以及传输层所
使用的端口等
应用层的PDU被称之为Data（数据）
了解常见的协议端口号：

三、了解常见的应用层协议
FTP
FTP（文本传输协议）是一个用于从一台主机传送文件到另一台主机的协议，用于文件的“下载”和“上传”，它采用C/S（Client/Server）结构
FTP的运行过程如下图：

Telnet
Telnet是数据网络中提供远程登录服务的标准协议。Telnet为用户提供了在恩地计算机上完成远程设备工作的能力
具体工作流程如下：

HTTP
HTTP是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接受HTML页面的方法

参考博文01：https://blog.csdn.net/Wu000999/article/details/89293717
博文02 https://blog.csdn.net/u014082714/article/details/44994719
这个面试的时候面试官经常会问我，然后就总结了一下。

TCP/IP四层模型（数网传应）：数据链路层（网络接口层）、网络层、传输层和应用层
OSI七层模型：物数网传会表应。

一、 基于TCP/UDP协议的应用层协议有哪些？

TCP/UDP都是传输层的协议 （上面是应用层，下面是网络层IP层）

1、基于TCP的应用层协议有：HTTP、FTP、SMTP、TELNET、SSH

2、基于UDP的应用层协议：DNS、TFTP（简单文件传输协议）、SNMP：简单网络管理协议

二、应用层协议介绍

（博文02原文链接：https://blog.csdn.net/mellymengyan/article/details/51115521）

在TCP/IP模型中，应用层是最高层。应用层包括所有的高层协议，并且不断有新的协议加入。

TCP/IP参考模型中应用层和下层协议之间的关系如下：

应用层的许多协议都是基于（C/S client /server）方式的。

下面为我们就图片上的应用层协议来进行下简单的介绍：

基于TCP协议的都用C/S模式（客户端/服务器模式）

一：TELNET (远程登录) （C/S）（tcp）

*概述：
远程登录，它是Tnternet中用来进行远程访问的重要工具之一。远程登录功能允许用户与远程计算机进行动态交互，即用自己的键盘，鼠标等输入设备操纵远程计算机，运行远程计算机上的软件，在自己的显示器上了解运行情况，查看运行结果。

通信过程：
用户的终端实际上与本地的TELNET客户机程序进行通信，远程主机与远程TELNET服务器进行通信。然后通过TCP进行连接， 客户机与服务器之间采用NVT标准进行通信。

1：建立与服务器的TCP连接；
2：从键盘上接收用户输入的字符；
3：把用户输入的字符串变成标准格式并送给服务器；
4：从远程服务器接收输出的信息；
5：把该信息显示在用户的屏幕上。

二：FTP （文件传送协议）（C/S）(TCP)

概述：
文件传输协议，负责将文件从一台计算机传送到另一台计算机上，并且保证其传输的可靠性。
客户端提出文件传输请求，服务器接收请求并提供服务。首先在本地计算机上启动FTP客户程序，利用他与远程计算机建立连接，远程计算机上的服务端FTP程序被激活。这样本地的FTP程序成为一个客户，而远程FTP程序成为服务器，他们之间通过TCP建立连接，端口号为21.

FTP协议的客户机与服务器之间需要建立两个连接， 一个用于控制数据传输（端口21）， 一个用于数据传输（端口20）。数据连接主要用于数据传输，完成文件内容的传输。控制连接主要用于传输FTP控制命令和服务器的回送消息。

FTP的功能：

1：可以从本地上传和从服务器下载文件；
2：能够传输各种类型的文件，包括文件，图片， 视频等；
3：能够提供对本地和远程计算机的目录操作。
4：对文件进行改名删除等操作。

FTP的服务获取有两种方式：一种是通过输入用户名和登录口令， 另一种是输入anonymous作为用户名，邮箱地址作为登录口令进行登录。

FTP客户与服务器之间可以通过命令和回答进行交互。

FTP的控制与数据连接

三：SMTP （简单邮件传输协议）（TCP）（C/S）

概述：
SMTP协议包括两个标准子集， 一个标准定义电子邮件信息的格式，另一个是传输邮件的标准。在互联网中，电子邮件的传送是依靠SMTP协议进行的。SMTP的主要任务是负责服务器之间的邮件传送，最大的特点是简单。只规定了电子邮件如何在互联网中通过TCP协议在发送方和接收方之间进行传送。

工作方式：
基于客户/服务器方式进行的。发送人的主机为客户方，收件人的邮件服务器为服务方。在传送邮件的过程中，需要使用TCP协议进行连接（默认端口号为25）。发送主机先将邮件发送到本地SMTP服务器上，本地SMTP服务器与接收方的邮件服务器建立可靠的TCP连接，从而保证了邮件传输的可靠性。

注意：
接收方必须使用POP3协议才能取得自己邮箱中的邮件。

POP3协议的主要任务是实现用户计算机和邮件服务器的俩节，从邮件服务器的电子邮箱中读取邮件。
SNMP邮件传输过程

四：HTTP （超文本传输协议）（C/S）(TCP)

详细内容在我的上一个博客里面有详细的介绍：HTTP协议基本知识另见博客

五：DNS （域名解析系统）（UDP）

概述：
用域名系统来处理IP地址和主机名之间的转换， 在DNS中主机名即为域名。
DNS也是一个应用层协议，为了提供主机名到IP地址的转换服务，DNS是运行在UDP协议之上，使用53号端口。

DNS通常被其他应用层协议（HTTP, SMTP, FTP）所使用， 以便将用户提供的主机名解析为IP地址。
域名是一种分布式并具有层次结构的命名机制：

例如：www.sina.com.cn， 其中最高域名是cn， 表示这台主机在中国。 第二级域名是com， 表示这个主机属于公司机构； 接下来是sina表示这台主机属于新浪网， 最左边的是www，表示该主机是一台web服务器。人们可以很容易的就记住它的域名，而不用他的IP地址。

查询方法：

1：递归解析：
当收到请求时， 域名服务器应返回所要求的解析结果，不论该服务器是否有相关的信息。该服务器没有相关信息时， 那么就该向其他的服务器进行请求，直到获得结果或者错误信息，然后把结果返回给解析请求者。

2：重复解析：
接收到请求时， 域名服务器若有该域名的相关信息，则返回IP地址给解析请求者。若无该域名的相关消息，则该服务器不再进一步向其他域名服务器请求解析，而是返回一个可用的域名服务器的地址给解析请求者，让解析请求这自己去向该域名服务器作进一步的解析请求。

二者的区别在于：前者将域名解析的工作交给域名服务器完成， 而后者则将主要的工作交给请求域名服务的主机来完成。

六：SNMP （简单网络管理协议）（UDP）

概述：
SNMP：“简单网络管理协议”，用于网络管理的协议。SNMP用于网络设备的管理。SNMP的工作方式：管理员需要向设备获取数据，所以SNMP提供了“读”操作；管理员需要向设备执行设置操作，所以SNMP提供了“写”操作；设备需要在重要状况改变的时候，向管理员通报事件的发生，所以SNMP提供了“Trap”操作。
SNMP被设计为工作在TCP/IP协议族上。SNMP基于TCP/IP协议工作，对网络中支持SNMP协议的设备进行管理。所有支持SNMP协议的设备都提供SNMP这个统一界面，使得管理员可以使用统一的操作进行管理，而不必理会设备是什么类型、是哪个厂家生产的。

管理方式：
SNMP管理方式

Get:读取网络设备的状态信息
Set：远程配置设备参数
Trap:管理站及时获取设备的重要信息

七：TFTP （UDP）

概述：
TFTP协议全称为Trivial File Transfer Protocol。目标是在UDP之上上建立一个类似于FTP的但仅支持文件上传和下载功能的传输协议，所以它不包含FTP协议中的目录操作和用户权限等内容；

工作流程：
l server在端口为69的UDP上等待Client发出写文件请求包
l Client通过UDP发送符合TFTP请求格式的WRQ包给Server。从UDP包角度看，该UDP包的源端口由Client随意选择，而目标端口则是Slient的69。
l Server收到Client的这个请求包后，需发送ACK给Client。对于写请求包，Server发送的ACK包确认号为0。
l Client发送DATA数据给Server，Sver接收数据并写文件
l 当Client发送的DATA数据长度小于512字节时，Server认为这次WRQ请求完成

优点：
l 每个数据包大小固定，这样在内存分配处理的时候比较直接
l 实现简单
l 每个数据包都有确认机制，可以实现一定程度的可靠性

缺点：
l 传输效率不高
l 滑动窗口机制太简单，并且该窗口仅有一个包的大小
l 超时处理机制并不完善，RFC1350并没有给出详细的处理机制说明

三、TCP、UDP和HTTP关系

1、TCP/IP是个协议组，可分为三个层次：网络层、传输层和应用层。
在网络层有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议。
在传输层中有TCP协议与UDP协议。
在应用层有FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等协议。
因此，HTTP本身就是一个协议，是从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

2、HTTP协议是建立在请求/响应模型上的。首先由客户建立一条与服务器的TCP链接，并发送一个请求到服务器，请求中包含请求方法、URI、协议版本以及相关的MIME样式的消息。服务器响应一个状态行，包含消息的协议版本、一个成功和失败码以及相关的MIME式样的消息。
HTTP/1.0为每一次HTTP的请求/响应建立一条新的TCP链接，因此一个包含HTML内容和图片的页面将需要建立多次的短期的TCP链接。一次TCP链接的建立将需要3次握手。
另外，为了获得适当的传输速度，则需要TCP花费额外的回路链接时间（RTT）。每一次链接的建立需要这种经常性的开销，而其并不带有实际有用的数据，只是保证链接的可靠性，因此HTTP/1.1提出了可持续链接的实现方法。HTTP/1.1将只建立一次TCP的链接而重复地使用它传输一系列的请求/响应消息，因此减少了链接建立的次数和经常性的链接开销。

3、结论：虽然HTTP本身是一个协议，但其最终还是基于TCP的。不过，目前，有人正在研究基于TCP+UDP混合的HTTP协议。