Сервер и клиент HelloWorld

1. Обзор сетевого программирования и сокетов

Сетевое программирование — это написание программ, которые позволяют двум сетевым компьютерам обмениваться данными друг с другом.

Что используется для передачи данных между двумя компьютерами?

• В первую очередь требуется физическое подключение. Большинство компьютеров в наши дни подключены к огромному Интернету, так что не беспокойтесь об этом.
• Оттуда просто подумайте о том, как написать программное обеспечение для передачи данных. Но на самом деле вам не нужно об этом беспокоиться, потому что операционная система предоставляет часть под названием «сокет».

Сокет — это программное устройство, используемое для передачи данных по сети. Даже если мы не знакомы с принципом передачи данных по сети, мы можем выполнить передачу данных через сокеты. Поэтому сетевое программирование также называют программированием сокетов.

Почему используется слово «розетка»?

• Мы можем получить электропитание от сети, вставив вилку (штекер) в розетку (розетку) Аналогично, чтобы выполнить передачу данных с удаленным компьютером, нам нужно подключиться к Интернету, а «розетка» в программировании используется для подключения к Интернету Инструменты для Интернета.
• Само оно имеет значение «соединение», а если его расширить, то может означать и сетевое соединение между двумя компьютерами.

Сокеты условно делятся на два типа: сокеты TCP и сокеты UDP.

Давайте сначала обсудим сокеты TCP.Сокеты TCP можно сравнить с телефонами.Затем мы будем использовать телефоны, чтобы объяснить, как создавать и использовать сокеты TCP.

2. Постройте телефонную розетку

Сокет на стороне сервера (также известный как прослушивающий сокет) используется для приема запросов на подключение, и процесс его создания можно организовать следующим образом.

2.1 Первый шаг: вызов функции сокета для создания сокета

Вызовите функцию сокета: установите телефон.

#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

// 成功时返回文件描述符，失败时返回-1

Подробное описание функций, задействованных в этой статье, будет дано одна за другой в будущем, а сейчас достаточно понять, что «сокет изначально генерируется функцией сокета».

2.2 Второй шаг: вызвать функцию привязки для назначения IP-адреса и номера порта

Вызовите функцию привязки: Назначьте номер телефона.

#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);

// 成功时返回0，失败时返回-1

После вызова функции привязки для назначения адресной информации (IP-адрес и номер порта) созданному сокету все приготовления к ответу на телефон в основном завершены. Далее необходимо подключить телефонную линию и дождаться входящего звонка.

2.3 Третий шаг: вызовите функцию прослушивания, чтобы перейти в состояние приема запросов

Вызовите функцию прослушивания: подключите телефонную линию.

Как только телефонная линия подключена, телефон переходит в состояние готовности к ответу, и в это время другие люди могут позвонить и попросить подключиться к телефону. Точно так же сокет необходимо привести в состояние, в котором он может принимать соединения.

#include <sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

// 成功时返回0，失败时返回-1

После того, как телефонная линия подключена, если кто-то позвонит, она зазвонит, и на звонок можно будет ответить, только подняв трубку.

2.4 Шаг 4: вызовите функцию accept, чтобы принять запрос на подключение

Вызовите функцию приема: поднимите микрофон.

Поднятие микрофона означает принятие запроса на подключение другой стороны. То же самое справедливо и для сокетов: если кто-то запрашивает соединение для завершения передачи данных, для его принятия необходимо вызвать функцию accept.

#include <sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

// 成功时返回文件描述符，失败时返回-1

2.5 Написать серверную программу HelloWorld

Далее создается сервер для проверки процесса вызова вышеупомянутых функций, и сервер возвращает Hello World!ответ .

Мы не коснулись никакого фактического программирования, кроме порядка, в котором вызываются различные функции. Поэтому при чтении следующего кода hello_server.c сосредоточьтесь на процессе вызова функций, связанных с сокетами, и не обязательно понимать все примеры.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    
    
	int serv_sock;
	int clnt_sock;

	struct sockaddr_in serv_addr;
	struct sockaddr_in clnt_addr;
	socklen_t clnt_addr_size;

	char message[] = "Hello World!";
	
	if (argc != 2)
	{
    
    
		printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}
	
	// 调用socket函数创建套接字
	serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	
	if (serv_sock == -1)
	{
    
    
		error_handling("socket() error");
	}
	
	memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
	serv_addr.sin_family = AF_INET;
	serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
	
	// 调用bind函数分配IP地址和端口号
	if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
	{
    
    
		error_handling("bind() error");
	}

	// 调用listen函数将套接字转为可接收连接状态
	if (listen(serv_sock, 5) == -1)
	{
    
    
		error_handling("listen() error");
	}
	
	clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
	
	// 调用accept函数受理连接请求
	// 如果在没有连接请求的情况下调用该函数，则不会返回，直到有连接请求为止
	clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*) &clnt_addr, &clnt_addr_size);
	
	if (clnt_sock == -1)
	{
    
    
		error_handling("accept() error");
	}

	// write函数用于传输数据，若程序经过第56行代码执行到本行，则说明已经有了连接请求
	write(clnt_sock, message, sizeof(message));

	close(clnt_sock);
	close(serv_sock);
	
	return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    
    
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

3. Создайте сокет вызова

Клиентский сокет используется для запроса соединения, и процесс его создания можно организовать следующим образом.

3.1 Вызов функции сокета для создания сокета

#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

// 成功时返回文件描述符，失败时返回-1

3.2 Вызов функции подключения для отправки запроса на подключение к серверу

Вызов функции соединения: сделать звонок (запросить соединение).

#include <sys/socket.h>

int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

// 成功时返回0，失败时返回-1

3.3 Написать клиентскую программу HelloWorld

Код клиентской программы hello_client.c приведен ниже, проверьте следующие два пункта: во-первых, вызовите функцию сокета и функцию подключения, во-вторых, запустите вместе с сервером для отправки и получения строковых данных.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

void error_handling(char *message);

int main(int argc, char* argv[])
{
    
    
	int sock;
	struct sockaddr_in serv_addr;
	char message[30];
	int str_len;
	
	if (argc != 3)
	{
    
    
		printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}
	
	// 创建套接字，但此时套接字并不马上分为服务器端和客户端
	// 如果紧接着调用bind、listen函数，将成为服务器端套接字；如果调用connect函数，将成为客户端套接字
	sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	if (sock == -1)
	{
    
    
		error_handling("socket() error");
	}

	memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
	serv_addr.sin_family = AF_INET;
	serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

	// 调用connect函数向服务器端发送连接请求
	if (connect(sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
	{
    
    
		error_handling("connect() error!");
	}

	str_len = read(sock, message, sizeof(message) - 1);
	
	if (str_len == -1)
	{
    
    
		error_handling("read() error!");
	}

	printf("Message from server: %s\n", message);

	close(sock);

	return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    
    
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

Сначала скомпилируйте и запустите серверную программу:

gcc hello_server.c -o hserver
./hserver 9190

В функцию main передается 9190 — это номер порта, через который создается сокет на стороне сервера и запускается программа, но IP-адрес не передается, поскольку IP-адрес можно INADDR_ANYуказать

При нормальных обстоятельствах серверная программа останется в этом состоянии, потому что функция accept, вызванная серверной стороной, еще не вернулась.

Затем скомпилируйте и запустите клиентскую программу:

gcc hello_client.c -o hclient
./hclient 127.0.0.1 9190

127.0.0.1 — это петлевой адрес (loopback address), который относится к собственному IP-адресу компьютера. На данный момент сервер и клиент работают на одном компьютере, поэтому адрес целевого сервера подключения — 127.0.0.1. Конечно, если вы замените этот адрес фактическим IP-адресом, он будет работать нормально. Если сервер и клиент находятся в $Если\; он\; работает\; на\; двух$ компьютерах, вы можете ввести IP-адрес сервера.

Вывод клиента:

Message from server: Hello World!

После завершения передачи сообщения и серверная, и клиентская стороны перестают работать.