Linux下简单的socket通信实例

时间:2023-10-01 19:59:14

Linux下简单的socket通信实例

If you spend too much time thinking about a thing, you’ll never get it done.

—Bruce Lee

      学习网络编程也一段时间了,刚开始看《UNIX网络编程》的时候,觉得这本厚厚的书好难啊!看到后来,发现并没有想象中的那么难。如果你是新手,建议你看到第二部分结束后,开始着手写代码。不写代码肯定是不行的。看100遍也没有敲一遍实现一遍来的清楚。敲完以后,带着问题去看书,你会更加有针对性。提高的速度是飞快的,这也是学习任何一本书、一门语言的唯一手段。

  写这个博客也是因为刚开始学的时候,查了好多别人写的东西,百度了以后,发现大家只是把所有的代码一贴。并没有讲解每个函数的功能。我甚至不知道哪个函数是哪个头文件下的。造成我对函数很不理解。下面我会对每个函数的功能,和它的头文件以及函数原型写出来,让大家参考,第一次写博客,有什么错误的地方,希望大家指正。可以在下面给我留言,也是我继续写下去的动力。

我很希望和大家一起分享学习网络编程遇到的种种困难与不顺,也希望和大家一起讨论其中遇到的问题,一起成长,如果你刚开始打算学习网络编程,那这篇文章一定能给你一些帮助。

  我的邮箱:cvmimi_linhai@foxmail.com,转载请注明出处:http://www.cnblogs.com/yusenwu/p/4579167.html。

关于怎样介绍这个简单的实例:(基本上涵盖了《UNIX网络编程》1-5章的内容,更深,更细的,需要我们再细读这本书)

--> 1、代码展示,功能介绍

  --> 2、首先介绍一下客户端和服务端中函数的功能以及函数的原形。

  --> 3、关于连接三次握手和TCP连接关闭时候的分组交换

--> 4、IPv4、IPv6套接字的地址结构

  --> 5、一些好的学习网站总结

  --> 6、代码下载

  --> 7、总结

  --> 8、实现一个echo的实例,代码可以到Github上下载

client.c

  #include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#define MAXLINE 1024
int main(int argc,char **argv)
{
char *servInetAddr = "127.0.0.1";
int socketfd;
struct sockaddr_in sockaddr;
char recvline[MAXLINE], sendline[MAXLINE];
int n; if(argc != )
{
printf("client <ipaddress> \n");
exit();
} socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,);
memset(&sockaddr,,sizeof(sockaddr));
sockaddr.sin_family = AF_INET;
sockaddr.sin_port = htons();
inet_pton(AF_INET,servInetAddr,&sockaddr.sin_addr)
if((connect(socketfd,(struct sockaddr*)&sockaddr,sizeof(sockaddr))) < 0 )
{
printf("connect error %s errno: %d\n",strerror(errno),errno);
exit();
} printf("send message to server\n"); fgets(sendline,,stdin); if((send(socketfd,sendline,strlen(sendline),)) < )
{
printf("send mes error: %s errno : %d",strerror(errno),errno);
exit();
} close(socketfd);
printf("exit\n");
exit();
}

-执行:gcc client.c -o client    后启动 ./client 客户端程序 启动前先启动./server-----------------------------------------

 server.c

  #include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h> #define MAXLINE 1024
int main(int argc,char **argv)
{
int listenfd,connfd;
struct sockaddr_in sockaddr;
char buff[MAXLINE];
int n; memset(&sockaddr,,sizeof(sockaddr)); sockaddr.sin_family = AF_INET;
sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
sockaddr.sin_port = htons(); listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,); bind(listenfd,(struct sockaddr *) &sockaddr,sizeof(sockaddr)); listen(listenfd,); printf("Please wait for the client information\n"); for(;;)
{
if((connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)NULL,NULL))==-)
{
printf("accpet socket error: %s errno :%d\n",strerror(errno),errno);
continue;
} n = recv(connfd,buff,MAXLINE,);
buff[n] = '\0';
printf("recv msg from client:%s",buff);
close(connfd);
}
close(listenfd);
}

-执行:gcc server.c -o server    后启动 ./server 服务端程序-------------------------------------------------------

   > 1、代码展示,功能介绍

   上面这个简单的socket通信的代码要实现的功能:从客户端发送一条消息后,服务端接收这条消息,并在服务端显示(recv msg from client:****)。

   

  > 2、首先介绍一下客户端和服务端中函数的功能以及函数的原形。 

#include <sys/socket.h> 
int socket(int family, int type, int protocol);   //指定期望的通信协议类型,返回的文件描述符和套接字描述符类似,我们成为套接字描述符,简称sockfd  

family:协议族

family 说明
AF_INET IPv4协议 
AF_INET6 IPv6
AF_LOCAL Unix域协议(15章)
AF_ROUTE  路由套接字(18章)
AF_KEY 密钥套接字(19章)

type:套接字的类型

type 说明
SOCK_STREAM(常用) 字节流套接字
SOCK_DGRAM 数据报套接字
SOCK_SEQPACKET  有序分组套接字
SOCK_RAW 原始套接字

protocol:协议类型的常量或设置为0,以选择给定的family和type组合的系统默认值

protocol 说明
IPPROTO_TCP TCP传输协议
IPPROTO_UDP UDP传输协议
IPPROTO_SCTP SCTP传输协议

  

#include<arpa/inet.h>
int inet_pton(int family,const char *strptr,void *addrptr);//成功返回1,格式不对返回0,出错返回-1
//作用:p代表表达式 n代表数值 以后所写的所有代码中都有可能会需要这个函数,所以这个函数很重要
//将char所指向的字符串,通过addrptr指针存放
//他的反函数: inet_ntop()作用相反。可以百度查阅这个函数的功能。因为例子里我们没有涉及到,就不介绍了。以后用到的时候再说
//需要注意的是:当他发生错误的时候,errno的值会被置为EAFNOSUPPORT 关于errno值我们一会儿介绍。
#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd,const struct sockaddr* servaddr,socklen_t addrlen);//用connect函数来建立与TCP服务器的连接
#include<unistd.h>
int close(int sockfd);//关闭socket,并终止TCP连接
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd,const struct* myaddr,socklen_t addrlen);//把本地协议地址赋予一个套接字。也就是将32位的IPv4或128位ipv6与16位的TCP或者UDP组合。
#include<sys/socket.h>
int listen(int sockfd,int backlog)//成功返回0,失败返回-1 listen函数仅由TCP服务器调用
//listen函数将会做两件事:
//1:我们在创建套接字的时候使用了socket函数,它创建的套接字是主动套接字,bind函数的功能就是通过这个将主动套接字,变成被动套接字,告诉内核应该接受指向这个套接字的请//求,CLOSED状态变成LISTEN状态
//2:本函数的第二个参数规定了内核要为该套接字排队的最大连接个数。
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd,struct sockaddr* cliaddr,socklen_t *addrlen);//成功返回描述符,失败返回-1
//1、如果第二三个参数为空,代表了,我们对客户的身份不感兴趣,因此置为NULL;
//2、第一个参数为socket创建的监听套接字,返回的是已连接套接字,两个套接字是有区别的,而且非常重要。区别:我们所创建的监听套接字一般服务器只创建一个,并且一直存在。而内核会为每一个服务器进程的客户连接建立一个连接套接字,当服务器完成对某个给定客户的服务时,连接套接字就会被关闭。

  Linux下简单的socket通信实例

      Linux下简单的socket通信实例

  总结:我们学校的实验室是云计算实验室,有很多的集群,我在上面开了2台虚拟机,在两台Linux系统上跑。可以成功接收。只要将IP设置好即可,注意,关掉防火墙:service iptables stop;

  > 3、关于连接三次握手和TCP连接关闭时候的分组交换

  三次握手:

  为了更好的理解connect、bind、close三个函数,了解一下TCP连接的建立和终止是很有必要的。(请务必理解理解上面的所有的函数后,再看这节)。

  1、服务器首先必须被打开,等待准备接受外来的连接。我们上面的例子用到了socket、bind、listen这3个函数。之后,我们称为服务端被被动打开了。

  2、客户端是通过connect发起主动打开。

  Linux下简单的socket通信实例

      3、主动打开后,客户TCP发送了一个SYN(同步)分节,它告诉服务器客户将在连接中只发送的数据的初始序列号,SYN分节不携带数据。它发送的IP数据报,只有一个IP首部、一个TCP首部以及TCP选项。

  4、服务器必须确认(ACK)客户的SYN,同时自己也发送一个SYN分节,它含有服务器将在同一连接中发送的数据的初始序列号。服务器在单个分节中发送SYN和对客户SYN的ACK确认(+1)。

  5、客户必须确认服务器的SYN分节。

  上面的过程称为TCP的三次握手。

    注:SYN(synchronous)是TCP/IP建立连接时使用的握手信号。在客户机和服务器之间建立正常的TCP网络连接时,客户机首先发出一个SYN消息,服务器使用SYN+ACK应答表示接收到了这个消息,最后客户机再以ACK消息响应。这样在客户机和服务器之间才能建立起可靠的TCP连接,数据才可以在客户机和服务器之间传递

  TCP连接终止

  终止一个连接需要4个分节。

  1、通过调用close,我们执行主动关闭,TCP发送一个FIN(finish,表示结束),表示数据发送完毕。

  2、对端接收到FIN后,执行被动关闭。

    3、一段时候后,接收到文件结束符的应用进程,将调用close关闭它的套接字。于是套接字也发送一个了FIN。

  4、确认这个FIN ACK+1   下图很清楚的表达了。  

  5、我们也称它为TCP四次握手。

  Linux下简单的socket通信实例

      > 4、IPv4、IPv6套接字的地址结构

  IPv4地址结构: 

 struct in_addr {
in_addr_t s_addr;
}; struct sockaddr_in {
uint8_t sin_len; //无符号8位整型
sa_family_t sin_famliy; /*AF_INET*/
in_port_t sin_port;
9 struct in_addr sin_addr; /*32位 IPv4 地址*/
char sin_zero[]; /*unuse*/
11 };
//头文件 #include <sys/types.h>
//sa_family_t和socklen_t 头文件 #include <sys/socket.h>
//in_addr_t in_port_t 头文件 #include <netinet/in.h>

  IPv6地址结构:

struct in6_addr {
uint8_t s6_addr[];
}; #define SIN6_LEN struct sockaddr_in6 {
uint8_t sin6_len;
sa_family_t sin6_famliy;
in_port_t sin6_port; uint32_t sin6_flowinfo;
struct in6_addr sin6_addr; uint32_t sin6_scope_id;
};

  > 5、一些好的学习网站总结

  1、关于51CTO上的这个视频http://edu.51cto.com/course/course_id-903.html,我买了,但是讲的非常烂,建议大家不要购买。教课的老师也就是照着书念,还不如自己。浪费钱。

  2、http://www.cnblogs.com/skynet/archive/2010/12/12/1903949.html

       http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7445768/

     http://www.oschina.net/code/snippet_97047_675

这几篇博客不错,能带你入门。

  > 6、代码下载

  Githubhttps://github.com/micwu/Demo

  > 7、总结

   学习之路是很蛮长的。想要学好,非常难,需要长期的积累。我也正在学习中。经过了很多的挫折,但是有理想,就一定能成功。希望大家想走Linux下服务器编程的同志们,一起加油吧。

  > 8、echo实现

  Linux下简单的socket通信实例

  代码下载:Github