网络编程指的是编写程序以实现网络通信的技术和过程。这涉及在计算机网络上创建和管理通信的能力,使得程序能够发送和接收数据。网络编程的主要目标是使不同计算机或设备之间能够有效地交换信息。
socket翻译为套接字,可以理解为IP地址与端口号的组合。socket提供了流(stream)和数据报(datagram)两种通信机制。
流socket基于TCP协议,是一个有序、可靠、双向字节流的通道,传输数据不会丢失、不会重复、顺序也不会错乱。就像两个人在打电话,接通后就在线了,您一句我一句的聊天。
数据报socket基于UDP协议,不需要建立和维持连接,可能会丢失或错乱。UDP不是一个可靠的协议,对数据的长度有限制,但是它的速度比较高。就像短信功能,一个人向另一个人发短信,对方不一定能收到。
在TCP/IP网络应用中,两个程序之间通信模式是客户/服务端模式(client/server),服务端与客户端网络通信的交互过程如下图所示。
C++网络编程小案例
在这个文章里有一个简单的网络编程小案例,可以更深刻的理解。
C++网络编程-CSDN博客
关键概念
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套接字(Socket):
- 套接字是网络通信的端点,它用于发送和接收数据。在编程中,套接字是操作网络连接的接口。
- 套接字类型包括 流套接字(TCP) 和 数据报套接字(UDP)。
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协议(Protocol):
- 网络通信依赖于协议,协议定义了通信的规则和格式。常见的网络协议包括 TCP/IP、HTTP、FTP、SMTP 等。
- TCP(Transmission Control Protocol) 是一种面向连接的协议,提供可靠的数据传输。
- UDP(User Datagram Protocol) 是一种无连接的协议,适用于需要快速传输但不要求数据完整性保证的场景。
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端口(Port):
- 端口是一个逻辑标识符,用于标识网络服务的入口和出口。每个网络服务通常监听一个特定的端口(例如,HTTP 通常在 80 端口上运行)。
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IP 地址:
- IP 地址是网络上设备的唯一标识符,用于定位和识别网络中的主机。
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客户端和服务器:
- 客户端 是发起请求的程序或设备。
- 服务器 是处理请求并返回响应的程序或设备。
网络编程的主要技术
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套接字编程:
- 在编程语言中,套接字编程涉及使用套接字接口(如
socket()
、bind()
、listen()
、accept()
、connect()
、send()
、recv()
等)来创建网络应用程序。
- 在编程语言中,套接字编程涉及使用套接字接口(如
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异步 I/O:
- 异步 I/O 允许程序在等待数据传输的同时继续执行其他操作,以提高性能和响应能力。
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多线程/多进程:
- 使用多线程或多进程来处理并发连接,以实现高效的网络服务。
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数据序列化:
- 在网络通信中,数据需要被序列化(转换为字节流)和反序列化(从字节流恢复为数据结构),以便在不同系统之间进行传输。
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网络库和框架:
- 许多编程语言提供了网络库和框架,如 Boost.Asio(C++)、Netty(Java)、Twisted(Python),这些库简化了网络编程的过程。
应用场景
- Web 开发:构建 Web 服务器和客户端应用程序。
- 聊天应用:实现实时消息传递和沟通。
- 文件传输:开发文件上传和下载功能。
- 网络游戏:处理游戏中的实时网络通信。