Linux网络编程之TCP套接字

       基于TCP(面向连接)的socket编程,分为客户端和服务器端。

客户端的流程如下:

(1)创建套接字(socket)

(2)向服务器发出连接请求(connect)

(3)和服务器端进行通信(send/recv)

(4)关闭套接字

服务器端的流程如下:

(1)创建套接字(socket)

(2)将套接字绑定到一个本地地址和端口上(bind)

(3)将套接字设为监听模式,准备接收客户端请求(listen)

(4)等待客户请求到来;当请求到来后,接受连接请求,返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept)

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(5)用返回的套接字和客户端进行通信(send/recv)

(6)返回,等待另一个客户请求。

(7)关闭套接字。


在编写tcp socket的过程中所用到的函数:


我们已经知道,内存中的多字节数据相对于内存地址有大端和小端之分,磁盘 文件中的多字节数据相对于文件中的偏移地址也有大端小端之分。 网络数据流同样有大端小端之分,那么如何定义 网络数据流的地址呢?发送主机通常将发送缓冲区中的数据按内存地址从低到高的顺序发出,接收主机把从网络上接到的字节依次保存在接收缓冲区中,也是按内存地址从低到 高的顺序保存,因此, 网络数据流的地址应这样规定:先发出的数据是低地址,后发出的数据是 高地址。

TCP/IP协议规定, 网络数据流应采用大端字节序,即低地址高字节。例如UDP段格式, 地址0-1是16位的源端口号,如果这个端口号是1000(0x3e8),则地址0是0x03,地址1是0xe8, 就是先发0x03,再发0xe8,这16位在发送主机的缓冲区中也应该是低地址存0x03, 高地址0xe8。但是,如果发送主机是小端字节序的,这16位被解释成0xe803, 而不是1000。因此,送主机把1000填到发送缓冲区之前需要做字节序的转换。同样地,接收主机如果是小端字节序的接到16位的源端  口号也要做字节序的转换。如果主机是大端字节序的,发送和接收都不需要做转换。同理,32位的IP地址也要考虑网络字节序和主机字节序的问题。

为使网络程序具有可移植性,使同样的C代码在大端和小端计算机上编译后都能正常运行,可以调用以下库函数做网络字节序和主机字节序的转换。



socket地址的数据类型及相关函数
socket API是 一层抽象的网络编程接口,适 用于各种底层网络协议,如IPv4、IPv6,等。然,各种网络协议的地址格式并不相同,如下图所:


IP地址通常表示为点分十进制的字符串,下面的函数用于字符串到适用于结构体中表示IP地址字段struct in_addr类型的转换:



TCP_SOCKET 编程(类似于一个阻塞式的网络聊天工具):

tcp_server.c(接受client的请求,并与client进行简单的数据通信):

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>

void usage(const char* proc)
{
	printf("Usage:%s [local_ip] [local_port]\n", proc);
}

int startup(const char* _ip, int _port)
{
	int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sock < 0)
	{
		perror("socket");
		exit(2);
	}

	struct sockaddr_in local;
	local.sin_family = AF_INET;
	local.sin_port = htons(_port);
	local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip);
	if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0)
	{
		perror("bind");
		exit(3);
	}

	if(listen(sock, 10) < 0)
	{
		perror("listen");
		exit(4);
	}
	return sock;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	if(argc != 3)
	{
		usage(argv[0]);
		return 1;
	}

	int listen_sock = startup(argv[1], atoi(argv[2]));
	struct sockaddr_in peer;
	while(1)
	{
		struct sockaddr_in client;
		socklen_t len = sizeof(client);
		int new_sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr*)&client, &len);
		if(new_sock < 0)
		{
			perror("accept");
			continue;
		}
		printf("get a new client, %s: %d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));
		while(1)
		{
			char buf[1024];
			ssize_t s = read(new_sock, buf, sizeof(buf)-1);
			if(s > 0)
			{
				buf[s] = 0;
				printf("client: %s\n", buf);
				write(new_sock, buf, strlen(buf));
			}
			else if(s == 0)
			{
				close(new_sock);
				printf("client quit...");
				break;
			}
			else
			{

				perror("read");
				close(new_sock);
				break;
			}
		}
	}
}


tcp_client.c(连接server,并向server发起通信请求):

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>

static void usage(const char* proc)
{
	printf("Usage: %s [server_ip] [server_port]\n", proc);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
	if(argc != 3)
	{
		usage(argv[0]);
		return 1;
	}
	int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sock < 0)
	{
		perror("socket");
		return 2;
	}
	struct sockaddr_in server;
	server.sin_family = AF_INET;
	server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
	server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	if(connect(sock, (struct sock_addr*)&server, sizeof(server)) < 0)
	{
		perror("connect");
		return 3;
	}
	char buf[1024];
	while(1)
	{
		printf("Please Enter# ");
		fflush(stdout);
		ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf)-1);
		if(s > 0)
		{
			buf[s-1] = 0;
			write(sock, buf, strlen(buf));
			s = read(sock, buf, sizeof(buf)-1);
			if(s > 0)
			{
				buf[s] = 0;
				printf("server echo# %s\n", buf);
			}
		}
	}
}

运行结果:


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