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03.Windows下的网络编程、TCP与UDP

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嵌入式NETLinux单片机

2022-06-14

6、Windows下的网络编程

① socket接口已普遍存在于现代操作系统中

  • Windows下的socket编程接口与Linux中几乎相同

  • 不同之处

    • 返回值类型不同(句柄类型)
    • 句柄不是文件描述符，Windows 中并不是一切皆文件

② Windows 下socket()的用法

③ Windows网络编程接口

  • close 释放系统资源（Linux）
  • closesocket 释放系统资源（windows）
  • shutdown 仅仅是关闭网络连接，未释放为了通信而申请的系统资源

④ 几点细微差异

  • 通过WSAStartup()初始化系统环境(最先调用)
  • socket(), accept()错误返回INVALID_SOCKECT(不可默认为-1)
  • bind(), listen()错误返回SOCKET_ERROR(不可默认为-1)
  • connect(), send(), recv()错误返回SOCKET_ERROR(不可默认为-1)
  • 通过 WSACleanup()清除系统环境(最后调用)

⑤ Windows 网络编程的特殊说明

  • 在工程属性中设置链接ws2_32.lib（支持socket编程）
  • 定义变量WSADATA wd;
  • 选择socket版本并初始化 WSAStartup( MAKEWORD(2，2),&wd );
    • Windows 中存在多个socket版本
      • MAKEWORD(1,2) // 主版本为1，副版本为2，返回0x0201
      • MAKEWORD(2,2) // 主版本为2，副版本为2，返回0x0202

⑥ Windows客户端编程示例

⑦ Windows服务端编程示例

⑧ Windows中的select()函数

  • Windows 中同样提供select()函数，且参数与Linux的版本完全相同

  • 注意: Windows中的select()函数，第一个参数没有任何意义（仅为了兼容)

⑩ 一个细微差异

  • Windows 中的select()专门为套接字而设计

    • fd_count用于记录感兴趣的socket数量
    • fd_array 用于记录感兴趣的socket句柄值

7、TCP与UDP

① TCP / IP分层结构

  • 应用层：各个应用程序可以定义（使用）各种各样的协议（可以自定义协议、也可以使用预定义协议）
  • 传输层：确保发出的数据能够到达目标主机，完成数据传输（TCP/UDP）
  • 网络层：填写数据包地址，选择数据传递路径（IP）
  • 数据链路层：融合不同连接方式的链路，屏蔽网络差异
  • 物理层：具体连接方式：有线，无线，光纤，。。。

② TCP / IP 工作方式

③ TCP / IP 层次结构的特点

  • 上层依赖邻接下层的能力，下层只为直接邻接上层服务

  • 上层不知道下层的工作机制，下层不管上层传输的数据内容

  • 不做跨层服务，层次结构种的角色缺一不可

④ 深入理解网络层(IP层)

  • IP寻址：IР地址属于网络层地址，用于标识网络上的目标主机

  • 路由控制：控制数据如何到达目标主机（如:需要经过哪些路由器转发）

  • 无连接：数据包根据IP地址在网络上传递（无需与目标实现建立连接）

⑤ IP地址 和 MAC地址

  • IP 地址是动态的，不特定于某个具体的硬件(MAC地址隶属于具体硬件)
  • IP地址是网络层使用的地址（用于跨网络投递数据包)
  • MAC地址是数据链路层使用的地址（用于确定目标网络中接收数据的主机)
  • 路由器中记录了本网络中主机IP地址与MAC地址的映射关系（ARP协议）

⑥ IP 路由控制

  • 为了将数据发给目标主机，所有主机都维护着一张路由表（静态设置或动态维护）

  • 路由表记录了IP数据包下一步应该发给哪个路由器

⑦ IР数据转发

  • IР数据包转发用的是“尽力服务”策略
    • “尽力服务”指“会努力，但不保证结果”
    • 转发时会通过附加信息检查数据合法性，但出现异常不会进行重发
    • 以包为单位进行转发，不保证到达（发出之后，石沉网海)

⑧ 问题：TCP/ IP网络层次结构是否能提供可靠数据传输?

⑨ 传输控制协议(Transmission Control Protocol) （TCP 是基于IP）

  • TCP在协议实现上提供可靠数据传输
    • TCP不存在“数据包”的概念，实现了流式传输（数据如流水，无头无尾)
    • TCP内部有服务状态，能够精确知道数据是否已经发送成功，是否被接收，。。。
    • TCP在行为上可进行阻塞控制(网络环境变差时，能够调整数据发送速度)

⑩ TCP连接建立

三次交互结束后，连接建立！为什么是3次? 相互发送消息，都获得了回应

⑪ TCP的天生缺陷(DDoS攻击)

  • 客服端收到SYN,ACK之后，不再回复最后的ACK消息
  • 这将导致服务端消耗资源，但并不会实际进行通信
  • 当多个傀儡客户端同时对服务端进行“连接请求”，服务端资源将耗尽

⑫ TCP 连接断开

A: 我准备断了

B: 可以，等我把剩下的数据发完就断

过了一会儿**~

B: OK，发完了，断吧（服务端断开）

A: OK（客户端断开）

四次交互结束后，连接断开！

⑬ UDP的特点：完全继承网络层（IP）工作方式

  • 无需连接，直接指定IP地址和端口即可发送数据
  • 监听固定端口，只要有数据，统统接收
  • 不管网络情况，只要是数据统统可发送
  • 不关心数据是否到达对端

⑭ UDP 的使用场合

  • 对数据不敏感，需要实时性的场合（如：直播，实时游戏）
  • 网络环境比较好的场合（如：物联网家居）
  • 需要深度定制协议的场合（如：“不丢包的”UDP协议）

⑮ TCP UDP的区别

  • TCP：瓶口对到嘴上了吗?对到嘴上了吗?对到嘴上了吗?好，给你水喝。
  • UDP：给你给你都给你，我懒得管你喝不喝得到。

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