1.目標(biāo)

暫時(shí)想不出什么好的應(yīng)用場(chǎng)景，目前想到目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)讓兩個(gè)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，比如開發(fā)板和linux主機(jī)之間傳數(shù)據(jù)，以后就可以實(shí)現(xiàn)開發(fā)板通過網(wǎng)絡(luò)上報(bào)數(shù)據(jù)或者主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)控制開發(fā)板。

此外，暫時(shí)不想關(guān)心具體的網(wǎng)絡(luò)模型，更注重于網(wǎng)絡(luò)相關(guān)函數(shù)的直接使用。

2.Linux網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)

2.1 嵌套字

多個(gè)TCP連接或者多個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程 可能需要同一個(gè)TCP端口傳輸數(shù)據(jù)。

為了區(qū)分不同應(yīng)用程序進(jìn)程和連接，許多計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序與TCP/IP交互提供了稱為**嵌套字(Socket)**的接口。

Linux中的網(wǎng)絡(luò)編程正是通過Socket接口實(shí)現(xiàn)的，Socket是一種文件描述符。

常用的TCP/IP有以下三種類型的嵌套字：

流式嵌套字（SOCK_STREAM）

用于提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，即使用TCP進(jìn)行傳輸。

數(shù)據(jù)報(bào)嵌套字（SOCK_DGRAM）

用于提供無連接的服務(wù)，即使用UDP進(jìn)行傳輸。

原始嵌套字（SOCK_RAW）

可以讀寫內(nèi)核沒有處理的IP數(shù)據(jù)報(bào)，而流式嵌套字只能讀取TCP的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)報(bào)嵌套字只能讀取UDP的數(shù)據(jù)。

因此，如果要訪問其它協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)必須使用原始嵌套字，它允許對(duì)底層協(xié)議(如IP或ICMP)直接訪問。

2.2 端口

TCP/IP協(xié)議中的端口，端口號(hào)的范圍從0~65535。

一類是由互聯(lián)網(wǎng)指派名字和號(hào)碼公司ICANN負(fù)責(zé)分配給一些常用的應(yīng)用程序固定使用的“周知的端口”，其值一般為0~1023。例如http的端口號(hào)是80，F(xiàn)TP為21，SSH為22，Te.NET為23等。

還有一類是用戶自己定義的，通常是大于1024的整型值。

2.3 網(wǎng)絡(luò)地址

網(wǎng)絡(luò)通信，歸根到底還是進(jìn)程間的通信(不同計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程間通信)。

在網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)(計(jì)算機(jī)或路由)都有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，如192.168.1.4，也就是IP地址。

兩個(gè)進(jìn)程通信時(shí)，首先要確定各自所在的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址。

但是，網(wǎng)絡(luò)地址只能確定進(jìn)程所在的計(jì)算機(jī)，而一臺(tái)計(jì)算機(jī)上很可能同時(shí)運(yùn)行著多個(gè)進(jìn)程，所以僅憑網(wǎng)絡(luò)地址還不能確定到底是和網(wǎng)絡(luò)中的哪一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信，因此套接口中還需要包括其他的信息，也就是端口號(hào)（PORT）。

在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中，一個(gè)端口號(hào)一次只能分配給一個(gè)進(jìn)程，也就是說，在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中，端口號(hào)和進(jìn)程之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

所以，使用端口號(hào)和網(wǎng)絡(luò)地址的組合可以唯一的確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程。

例如，如網(wǎng)絡(luò)中某一臺(tái)計(jì)算機(jī)的IP為192.168.1.4，操作系統(tǒng)分配給計(jì)算機(jī)中某一應(yīng)用程序進(jìn)程的端口號(hào)為1500，則此時(shí)192.168.1.4 1500就構(gòu)成了一個(gè)套接口。

2.4網(wǎng)絡(luò)地址的格式
在Socket程序設(shè)計(jì)中，struct sockaddr用于記錄網(wǎng)絡(luò)地址，其格式如下：

struct sockaddr
{
     unsigned short sa_family; /*協(xié)議族，采用AF_XXX的形式，例如AF_INET(IPv4協(xié)議族)*/
     char sa_data[14]; /*14字節(jié)的協(xié)議地址，包含該socket的IP地址和端口號(hào)。*/
};

但在實(shí)際編程中，并不針對(duì)sockaddr數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作，而是用與其等價(jià)的sockaddr_in數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

struct sockaddr_in
{
     short int sa_family; /*地址族*/
     unsigned short int sin_port; /*端口號(hào)*/
     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*/
};

2.4.1 網(wǎng)絡(luò)地址的轉(zhuǎn)換

IP地址通常用數(shù)字加點(diǎn)(如192.168.1.a)表示，而在struct in_addr中使用的式32位整數(shù)表示。因此，Linux提供如下函數(shù)進(jìn)行兩者之間的轉(zhuǎn)換：

• inet_aton()函數(shù)：
  所需要頭文件

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

函數(shù)格式：

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

函數(shù)功能：將a.b.c.d字符串形式的IP地址轉(zhuǎn)換成32位網(wǎng)絡(luò)序號(hào)IP地址；*cp:存放字符串形式的IP地址的指針*inp:存放32位的網(wǎng)絡(luò)序號(hào)IP地址

返回值：轉(zhuǎn)換成功，返回非0，否則返回0；

• inet_ntoa()函數(shù)：客戶機(jī)端:
  所需要頭文件

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

函數(shù)格式：

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

函數(shù)功能：將32位網(wǎng)絡(luò)序號(hào)IP地址轉(zhuǎn)換成a.b.c.d字符串形式的IP地址；in：Internet主機(jī)地址的結(jié)構(gòu)

返回值：轉(zhuǎn)換成功，返回一個(gè)字符指針，否則返回NULL；

2.4 字節(jié)序

不同的CPU采用對(duì)變量的字節(jié)存儲(chǔ)順序可能不同。

常用的X86結(jié)構(gòu)是小端模式，很多的ARM，DSP都為小端模式，即內(nèi)存的低地址存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的高字節(jié)。

而KEIL C51則為大端模式，內(nèi)存的高地址存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的低字節(jié)，低地址存儲(chǔ)數(shù)據(jù)高字節(jié)。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸來說，數(shù)據(jù)順序必須是一致的，網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序采用大端字節(jié)序方式。

下面是四個(gè)常用的轉(zhuǎn)換函數(shù)：

主機(jī)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)：

htons()函數(shù)：

所需要頭文件：

#include <netinet/in.h>

函數(shù)格式：

unsigned short int htons(unsigned short int hostshort)

函數(shù)功能：將參數(shù)指定的16位主機(jī)(host)字符順序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)(net)字符順序；hostshort：待轉(zhuǎn)換的16位主機(jī)字符順序數(shù)返回值：返回對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)字符順序數(shù)；

• htonl()函數(shù)：
  所需要頭文件：

#include <netinet/in.h>

函數(shù)格式：

unsigned long int htons(unsigned long int hostlong)

函數(shù)功能：將參數(shù)指定的32位主機(jī)(host)字符順序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)(net)字符順序；hostlong：待轉(zhuǎn)換的32位主機(jī)字符順序數(shù)返回值：返回對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)字符順序數(shù)；

網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)主機(jī)：

• ntohs()函數(shù)：
  所需要頭文件：

#include <netinet/in.h>

函數(shù)格式：

unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort)

函數(shù)功能：將參數(shù)指定的16位網(wǎng)絡(luò)(net)字符順序轉(zhuǎn)換成主機(jī)(host)字符順序；netshort：待轉(zhuǎn)換的16位網(wǎng)絡(luò)字符順序數(shù)

返回值：返回對(duì)應(yīng)的主機(jī)字符順序數(shù)；

• ntohl()函數(shù)：
  所需要頭文件：

#include <netinet/in.h>

函數(shù)格式：

unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)

函數(shù)功能：
將參數(shù)指定的32位網(wǎng)絡(luò)(net)字符順序轉(zhuǎn)換成主機(jī)(host)字符順序；
netshort：待轉(zhuǎn)換的32位網(wǎng)絡(luò)字符順序數(shù)
返回值：
返回對(duì)應(yīng)的主機(jī)字符順序數(shù)；