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    嵌入式網絡編程技巧解析

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:嵌入式問答
    • 時間:2017-11-01 13:45

    在Linux中的網絡編程是通過socket接口來進行的,是一種文件描述符。socket也有一個類似于打開文件的函數調用,該函數返回一個整型的socket描述符,隨后的連接建立、數據傳輸等操作都是通過socket來實現的。

    常見的socket有3種類型:

    (1)流式socket (SOCK_STREAM)流式套接字提供可靠的、面向連接的通信流;它使用TCP協議,從而保證了數據傳輸的正確性和順序性。

    (2)數據報socket(SOCK_DGRAM)數據報套接字定義了一種無連接的服務,數據通過相互獨立的報文進行傳輸,是無序的,并且不保證是可靠、無差錯的。它使用數據報協議UDP。

    (3)原始socket,原始套接字允許對底層協議如IP或ICMP進行直接訪問,它功能強大但使用較為不便,主要用于一些協議的開發。

    1.sockaddr/_in:是用來保存 socket 信息的,在 建立 socketadd 或 sockaddr_in 后,就可以對該 socket 進行適當的操作了。

    struct sockaddr {

    unsigned short sa_family; /*地址族*/

    char sa_data[14]; /*14 字節的協議地址,包含該 socket 的 IP 地址和端口號。*/

    };

    struct sockaddr_in {

    short int sin_family; /*地址族*/

    unsigned short int sin_port; /*端口號*/

    struct in_addr sin_addr; /*IP 地址*/

    unsigned char sin_zero[8]; /*填充 0 以保持與 struct sockaddr 同樣大小*/

    }; 

    常用sa_family有以下幾種:

    AF_INET:IPv4 協議

    AF_INET6:IPv6 協議

    AF_LOCAL:UNIX 域協議

    AF_LINK:鏈路地址協議

    AF_KEY:密鑰套接字(socket)

    2.數據存儲優先順序

    計算機數據存儲有兩種字節優先順序:高位字節優先(大端模式)和低位字節優先(小段模式)。Internet上以高位字節優先的順序在網絡傳輸,而PC機通常采用小端模式,因此有時候需要對兩個字節存儲優先順序進行轉換。用到了4個函數: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端口號用s,而IP地址用l。

    函數格式說明

    uint16_t htons(unit16_t host16bit) 參數是主機字節序的16bit數據

    uint32_t htonl(unit32_t host32bit) 參數是主機字節序的32bit數據

    uint16_t ntohs(unit16_t net16bit) 參數是網絡字節序的16bit數據

    uint32_t ntohs(unit32_t net32bit) 參數是網絡字節序的32bit數據

    地址格式轉化

    IP地址通常由數字加點(192.168.0.1)的形式表示,而在struct in_addr中使用的IP地址是由32位整數表示,為了轉換可以使用下面三個函數:

    Pv4中用到的函數有inet_aton、inet_addr和inet_ntoa。

    Pv4和IPv6兼容的函數有inet_pton和inet_ntop,這里,p表示十進制,n表示二進制。

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

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

    family傳入AF_INET或AF_INET6,addrptr是轉化后的地址,strptr是要轉化的值,len是轉化后值的大小,成功返回0,出錯返回-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將a.b.c.d形式的IP轉換為32位的IP,存儲在inp指針里面;inet_ntoa是將32位IP轉換為a.b.c.d的格式;inet_addr將一個點分十進制的IP轉換成一個長整數型數。

    名字地址轉換

    通常,人們在使用過程中不愿記憶冗長的IP地址,因此,使用主機名是很好的選擇。gethostbyname()將主機名轉化為IP地址,gethostbyaddr()則是逆操作,將IP地址轉換為主機名。它們都涉及到一個hostent的結構體,如下:

    struct hostent

    {

    char *h_name; /*正式主機名*/

    char **h_aliases; /*主機別名*/

    int h_addrtype; /*地址類型*/

    int h_length; /*地址字節長度*/

    char **h_addr_list; /*指向IPv4或IPv6的地址指針數組*/

    };

    我們調用gethostbyname()或者gethostbyaddr()后就能返回hostent結構體的相關信息。

    3.socket編程的基本函數有socket()、bind()、listen()、accept()、sent()、sendto()、recv()、以及recvfrom()等,具體介紹如下。

     

    基于TCP-服務器:創建socket()—>bind()綁定IP地址、端口信息到socket上—>listen()設置允許最大連接數—>accept()等待來自客戶端的連接請求—>send()、recv()或者read()、write()收發數據—>關閉連接。

    基于TCP-客戶端:創建socket()—>設置要連接的服務器IP地址和端口等屬性—>connect()連接服務器—>send()、recv()或read()、write()收發數據—>關閉網絡連接。

    循環服務器:服務器在同一時間只能響應一個客戶端的請求。

    socket(...);

    bind(...);

    listen(...);

    while(1)

    {

    accept(...);

    process(...);

    close(...);

    }

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