网络（三）——协议是什么？？？

文章目录

协议的概念
结构化数据
网络计算机
- 服务端
- 定制协议
- 客户端代码

协议的概念

计算机之间的传输媒介是光信号和电信号。通过 “频率” 和 “强弱” 来表示 0 和 1 这样的信息。要想传递各种不同的信息，就需要约定好双方的数据格式。

结构化数据

我们知道TCP是面向字节流的方式进行通信，但如何保证读到一个完整的数据呢？
在使用QQ发送消息的时候别人接收到的不仅仅只有消息，而是包含了头像信息，昵称，消息。这就叫做结构化的数据；
这些结构化的数据可以打包成一个报文，这个就是序列化。把这个报文解开的过程就是反序列化；

序列化和反序列化的目的
在这里插入图片描述

我们可以认为网络通信和业务处理处于不同的层级；
网络通信时底层看到的都是二进制序列的数据；
业务处理时看得到则是可被上层识别的数据；
业务处理和网络通信之间交互即需要序列化和反序列化；

网络计算机

服务端

创建套接字；
绑定端口号；
设置监听；
启动服务器；

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include "protocol.hpp"
using namespace std;int main(int argc, char* argv[])
{if (argc != 2){cerr << "Usage: " << argv[0] << " port" << endl;exit(1);}int port = atoi(argv[1]);// 创建套接字int listen_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (listen_sock < 0){cerr << "socket error!" << endl;exit(2);}// 绑定struct sockaddr_in local;memset(&local, 0, sizeof(local));local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(port);local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);if (bind(listen_sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0){cerr << "bind error!" << endl;exit(3);}// 监听if (listen(listen_sock, 5) < 0){cerr << "listen error!" << endl;exit(4);}// 启动服务器struct sockaddr peer;memset(&peer, 0, sizeof(peer));while (true){socklen_t len = sizeof(peer);int sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr*)&peer, &len);if (sock < 0){cerr << "accept error!" << endl;continue;}pthread_t tid = 0;int* p = new int(sock);pthread_create(&tid, nullptr, Routine, p);}return 0;
}

定制协议

要保证通信双方能够进行通信，就必须让双方遵守某种协议，也就是双方的约定；
请求结构体中需要包括两个操作数，以及操作符；
响应结构体中需要包括一个计算结果，以及一个状态字段，表示本次计算状态；

// 请求结构体
typedef struct request{int _x; // 左操作数int _y; // 右操作数char _op; // 操作符
}_request;// 响应结构体
typedef struct response{int _code; // 计算状态int _result; // 计算结果
}_response;

协议定制必须要被客户端和服务端同时看到

客户端代码

创建套接字；
链接服务器；
发起请求；（构建请求、接受服务端的响应）；

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include "protocol.hpp"using namespace std;int main(int argc, char* argv[])
{if (argc != 3){cerr << "Usage: " << argv[0] << " server_ip server_port" << endl;exit(1);}string server_ip = argv[1];int server_port = atoi(argv[2]);// 创建套接字int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sock < 0){cerr << "socket error!" << endl;exit(2);}// 连接服务器struct sockaddr_in peer;memset(&peer, 0, sizeof(peer));peer.sin_family = AF_INET;peer.sin_port = htons(server_port);peer.sin_addr.s_addr = inet_addr(server_ip.c_str());if (connect(sock, (struct sockaddr*)&peer, sizeof(peer)) < 0) {cerr << "connect failed!" << endl;exit(3);}// 发起请求while (true){// 构建请求_request rq;cout << "请输入左操作数: ";cin >> rq._x;cout << "请输入右操作数: ";cin >> rq._y;cout << "请输入需要进行的操作";cin >> rq._op;send(sock, &rq, sizeof(rq), 0);// 接收响应_response rp;recv(sock, &rp, sizeof(rp), 0);cout << "status: " << rp._code << endl;cout << rq._x << rq._op << rq._y << " = " << rp._result << endl;}return 0;
}

send

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

参数：

sockfd：特定的文件描述符，表示将数据写入该文件描述符对应的套接字
buf：需要发送的数据
len：需要发送数据的字节个数
flags：发送的方式，一般设置为0，表示阻塞式发送

返回值：

写入成功返回实际写入的字节数，写入失败返回-1，同时错误码会被设置

recv

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

参数：

sockfd：特定的文件描述符，表示从该文件描述符中读取数据
buf：数据的存储位置，表示将读取到的数据存储到该位置
len：数据的个数，表示从该文件描述符中读取数据的字节数
flags：读取的方式，一般设置为0，表示阻塞式读取

返回值：

大于0，则表示本次实际读取到的字节个数
等于0，则表示对端已经把连接关闭了
小于0，则表示读取时遇到了错误

pthread_create中的Routine函数

void* Routine(void* arg)
{pthread_detach(pthread_self()); // 分离线程int sock = *(int*)arg;delete (int*)arg;while (true){_request rq;ssize_t size = recv(sock, &rq, sizeof(rq), 0);if (size > 0){_response rp = { 0, 0 };switch (rq.op){case '+':rp._result = rq._x + rq._y;break;case '-':rp._result = rq._x - rq._y;break;case '*':rp._result = rq._x * rq._y;break;case '/':if (rq._y == 0){rp.code = 1; // 除0错误}else{rp._result = rq._x / rq._y;}break;case '%':if (rq._y == 0){rp._code = 2; // 模0错误}else{rp._result = rq._x % rq._y;}break;default:rp._code = 3; // 非法运算break;}send(sock, &rp, sizeof(rp), 0);}else if (size == 0){cout << "service done" << endl;break;}else{cerr << "read error" << endl;break;}}close(sock);return nullptr;
}