TCP、UDP网络编程

原创 于 2023-07-01 17:21:12 发布 · 62 阅读 · 0 ·
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#网络 #tcp/ip #udp

文章详细介绍了TCP和UDP在网络编程中的基本概念和使用方法，包括服务器端的套接字创建、绑定、监听、接受连接以及数据收发，客户端的连接与数据发送。同时提供了TCP和UDP的C语言代码示例，展示了如何在实际操作中建立和管理连接。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

TCP、UDP网络编程

  • 基本概念

    • TCP
      • 可靠、有重传机制、速度慢、有链接
    • UDP
      • 不可靠、速度快、无链接

  • 通信三要素

    源、目的、长度

    客户端主动地发起请求、服务器被动地响应请求

  • TCP建立传输

    • 服务器端

      1. 创建一个套接字
      #include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
/*
	domain：AF_INET、AF_INET6、AF_UNIX
	type：SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM
	protocol: 0 
	返回值：
		成功： 新套接字所对应文件描述符
		失败: -1 errno
 */
      1. 绑定地址结构
      #include <arpa/inet.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
/*
	sockfd: socket 函数返回值
	struct sockaddr_in addr;
        addr.sin_family = AF_INET;
        addr.sin_port = htons(8888);
        addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    addr: 传入参数(struct sockaddr *)&addr
	addrlen: sizeof(addr) 地址结构的大小。
	返回值：
		成功：0
		失败：-1 errno
*/
      1. 设置同时与服务器建立连接的上限数。（同时进行3次握手的客户端数量）
      int listen(int sockfd, int backlog);
/*
	sockfd: socket 函数返回值
	backlog：上限数值。最大值 128.
	返回值：
		成功：0
		失败：-1 errno	
*/
      1. 阻塞等待客户端建立连接，成功的话，返回一个与客户端成功连接的socket文件描述符。
      int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
/*
	sockfd: 客户端socket 函数返回值
	addr：传出参数。成功与服务器建立连接的那个客户端的地址结构（IP+port）
		socklen_t clit_addr_len = sizeof(addr);
	addrlen：传入传出。 &clit_addr_len
			 入：addr的大小。 出：客户端addr实际大小。
	返回值：
		成功：能与客户端进行数据通信的 socket 对应的文件描述。
		失败： -1 ， errno
*/
      1. 接收数据
      #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
/*
	sockfd: 服务器端socket 函数返回值
	buf：接收数据buffer
	len：要接受数据的大小，buffer-1
	flags：0
	返回值：
		成功：返回接收到的字节数
		失败： -1 ， errno
*/

      代码示例

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


#define SERVER_PORT 8888
#define BACKLOG     10

/*
 * Socket
 * bind
 * listen
 * accept
 * send/receive
 */
int main(int argc, char **argv)
{
    int iSocketServer;
    int iSocketClient;
    int iRet;
    int iRecvLen;

    struct sockaddr_in tSocketServerAddr;
    struct sockaddr_in tSocketClientAddr;

    unsigned char ucRecvBuf[1000];

    int iClientNum = -1;

    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);   /* 回收子进程 */

    iSocketServer =  socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == iSocketServer)
    {
        printf("socket error\n");
        return -1;
    }
    tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;
    tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SERVER_PORT); //host to net short
    tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);

    iRet = bind(iSocketServer, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, sizeof(tSocketServerAddr));
    if (iRet == -1)
    {
        printf("bind error\n");
        return -1;
    }

    iRet =  listen(iSocketServer, BACKLOG);
    if (iRet == -1)
    {
        printf("listen error\n");
        return -1;
    }

    while(1)
    {
        socklen_t iAddrLen = sizeof(struct sockaddr);
        iSocketClient = accept(iSocketServer, (struct sockaddr *)&tSocketClientAddr, &iAddrLen);
        if (-1 != iSocketClient)
        {
            iClientNum++;
            printf("Get connect from client %d: %s\n", iClientNum, inet_ntoa(tSocketClientAddr.sin_addr));
            if (!fork())
            {
                /* 子进程地源码 */
                while(1)
                {
                    /* 接收客户端发来的数据并显示出来 */
                    iRecvLen = recv(iSocketClient, ucRecvBuf, 999, 0);
                    if (iRecvLen <= 0)
                    {
                        close(iSocketClient);
                        return -1;
                    }
                    else
                    {
                        ucRecvBuf[iRecvLen] = '\0';
                        printf("Get message from client %d: %s", iClientNum, ucRecvBuf);
                    }
                }
            }
        }
    }
    close(iSocketServer);
    return 0;
}

    • 客户端

      1. 创建socket

      2. 与服务器建立连接

      int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
/*
	sockfd： socket 函数返回值
	struct sockaddr_in srv_addr;		// 服务器地址结构
		srv_addr.sin_family = AF_INET;
		srv_addr.sin_port = 9527 	跟服务器bind时设定的 port 完全一致。
		inet_pton(AF_INET, "服务器的IP地址"，&srv_adrr.sin_addr.s_addr);
	addr：传入参数。服务器的地址结构	
	addrlen：服务器的地址结构的大小
	返回值：
		成功：0
		失败：-1 errno
*/
      1. 发送数据
      #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
/*
	sockfd:客户端socket 函数返回值
	buf：发送数据的buffer
	len：实际发送的字节数strlen(buf)
	flags：0
*/

      代码示例

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

#define SERVER_PORT 8888

/*
 *socket
 *connect
 *send
 */

int main(int argc, char **argv)
{
    int iSocketClient;
    int iRet;
    int iSendLen;

    struct sockaddr_in tSocketServerAddr;
    unsigned char ucSendBuf[1000];

    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage:\n");
        printf("%s <server_ip>\n", argv[0]);
        return -1;
    }
    iSocketClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == iSocketClient)
    {
        printf("socket error\n");
        return -1;
    }

    tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;
    tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SERVER_PORT); //host to net short
    //tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    if(0 == inet_aton(argv[1], &tSocketServerAddr.sin_addr))
    {
        printf("invalid server_ip\n");
        return -1;
    }


    iRet =  connect(iSocketClient, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, sizeof(struct sockaddr));
    if (-1 == iSocketClient)
    {
        printf("connect error\n");
        return -1;
    }
    while (1)
    {
        if (fgets(ucSendBuf, 999, stdin))
        {
            iSendLen = send(iSocketClient, ucSendBuf, strlen(ucSendBuf), 0);
            if (iSendLen <= 0)
            {
                close(iSocketClient);
                return -1;
            }
        }
    }
    return 0;
}

  • UDP建立传输

    • 服务器端

      1. 创建socket

      2. 绑定地址结构

      3. recvfrom

        ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

/*
	sockfd: 服务端socket 函数返回值
	buf：接收数据buffer
	len：要接受数据的大小，buffer-1
	flags：0
	src_addr：客户端的地址结构
	addrlen：地址结构大小
	返回值：
		成功：返回接收到的字节数
		失败： -1 ， errno
*/

        代码示例

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


#define SERVER_PORT 8888
#define BACKLOG     10

/*
 * Socket
 * bind
 * sendto/recvfrom
 */
int main(int argc, char **argv)
{
    int iSocketServer;
    int iSocketClient;
    int iRet;
    int iRecvLen;
    int iAddrLen;

    struct sockaddr_in tSocketServerAddr;
    struct sockaddr_in tSocketClientAddr;

    unsigned char ucRecvBuf[1000];

    int iClientNum = -1;


    iSocketServer =  socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (-1 == iSocketServer)
    {
        printf("socket error\n");
        return -1;
    }
    tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;
    tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SERVER_PORT); //host to net short
    tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);

    iRet = bind(iSocketServer, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, sizeof(tSocketServerAddr));
    if (iRet == -1)
    {
        printf("bind error\n");
        return -1;
    }


    while(1)
    {
        iAddrLen = sizeof(struct sockaddr);
        iRecvLen = recvfrom(iSocketServer, ucRecvBuf, 999, 0,
                        (struct sockaddr*)&tSocketClientAddr, &iAddrLen);
        if (iRecvLen > 0)
        {
            ucRecvBuf[iRecvLen] = '\0';
            printf("Get message from %s : %s", inet_ntoa(tSocketClientAddr.sin_addr), ucRecvBuf);
        }
    }
    close(iSocketServer);
    return 0;
}

    • 客户端

      1. 创建socket

      2. sendto

        ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
/*
	sockfd:客户端socket 函数返回值
	buf：发送数据的buffer
	len：实际发送的字节数strlen(buf)
	flags：0
	dest_addr：送达的服务器端地址结构
	addrlen：地址结构大小
*/

        代码示例

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

#define SERVER_PORT 8888

/*
 *socket
 *sendto
 */

int main(int argc, char **argv)
{
    int iSocketClient;
    int iRet;
    int iSendLen;
    int iAddrLen;


    struct sockaddr_in tSocketServerAddr;
    unsigned char ucSendBuf[1000];

    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage:\n");
        printf("%s <server_ip>\n", argv[0]);
        return -1;
    }
    iSocketClient = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (-1 == iSocketClient)
    {
        printf("socket error\n");
        return -1;
    }

    tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;
    tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SERVER_PORT); //host to net short
    //tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    if(0 == inet_aton(argv[1], &tSocketServerAddr.sin_addr))
    {
        printf("invalid server_ip\n");
        return -1;
    }


    while (1)
    {
        if(fgets(ucSendBuf, 999, stdin))
        {
            iAddrLen = sizeof(struct sockaddr);
            iSendLen = sendto(iSocketClient, ucSendBuf, strlen(ucSendBuf), 0,
                      (const struct sockaddr*)&tSocketServerAddr, iAddrLen);
            if (iSendLen <= 0)
            {
                close(iSocketClient);
                return -1;
            }
        }
        }
    return 0;
}
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