《UNIX网络编程》读书笔记——第四章（基本TCP套接字编程）-优快云博客

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第四章    基本套接字编程

本章主要讲解编写一个完整的TCP客户端/服务器程序所需要的各种套接字函数。

socket函数

通信进程做的第一件事就是调用socket函数，指定通信协议类型。

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

成功：返回非负描述符；

失败：返回-1

family：指明协议族；

AF_INET IPv4协议；

AF_INET6 IPv6协议；

type:指明套接字类型；

SOCK_STREAM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: IPPROTO_TCP TCP

IPPROTO_UDP UDP

IPPROTO_SCTP SCTP

connect函数

connect函数用来建立与TCP服务器的连接。

int connect (intsockfd , const struct sockaddr *servaddr , socklen_t addrlen);

成功：返回0

出错：返回-1

Sockfd: socket返回的套接字描述符；

*servaddr :指向套接字地址结构的指针；

Addrlen:套接字地址结构的大小；

调用connect（）前不一定要调用bind（）函数，如果需要的话，内核会指定一个临时端口。

对于TCP套接字，connect（）会触发三次握手过程；当且仅当成功连接或出错时才会返回。其中出错可能有多种情况：

TCP客户没有收到SYN分节的响应，返回ETIMEOUT错误；
对客户的SYN的响应是RST（复位），表明主机在指定端口上没有进场等待连接，返回ECONNREFUSED错误；

下述3种情况会响应RST:

目的地为某端口的SYN到达，而该端口没有监听的服务器；
TCP想取消一个已有连接；
TCP接收到一个不存在的连接上的分节；

ICMP错误；

根据TCP转换图，connect（）函数会使套接字从CLOSED状态转换到SYN_SENT状态，若成功再转换到ESTABLISHED状态。若connect失败，则该套接字不可再用，必须关闭，然后重新调用socket（）函数。

bind函数

bind()函数把一个本地协议地址赋予一个套接字。

Int bind (int sockfd ,const struct sockaddr *myaddr , soclen_t addrlen);

成功：返回0

出错：返回-1

*myaddr:指向套接字地址结构的指针；

Addrlen:套接字地址结构的大小；

对于TCP客户：在该套接字上发送的IP数据报指派了源IP地址。

对于TCP服务器：限定该套接字只接收那些目的地为这个IP地址的客户连接。

自己设定参数：

对于IPV4：通配地址由常值INADDR_ANY指定，其值一般为0

struct sockaddr_inservaddr;

aervaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR-ANY);

(htonl:将本地字节序转化为网络字节序)

对于IPV6：

struct sockaddr_in6serv;

serv.sin6_addr=htonl(in6addr_any);

由内核指定临时端口号：

bind()不返回所选择的值，为了得到这个临时端口值，必须调用getsockname()来返回协议地址。

使用非通配IP地址的好处是：把一个给定的目的IP地址解复用到一个给定的服务器进程是由内核（而不是服务器进程）完成的。常用的就是为多个组织提供web服务器的主机。

linsten()函数

int listen (int sockfd , int backlog );

功能：

<1>当socket函数创建一个套接字时，它被假设为一个主动套接字（它将调用）connect()函数发起连接），listen()函数将一个未连接的套接字转换为一个被动套接字，指示内核去接收指向该套接字的连接请求。

<2>规定内核为相应套将字排队的最大连接个数。（backlog）

对backlog的理解：

1、内核为每个监听套接字维护两个队列：

<1>未完成连接队列

<2>已完成连接队列

2、backlog怎么选取？

最好的方法：修改listen的包裹函数，使得我们可以用命令行或修改环境变量来覆写默认值。

accept函数

intaccept (int sockfd , struct sockaddr *cliaddr , socklen_t *addrlen);

成功：返回非负描述符

功能：

由TCP服务器调用，用于从已完成连接队列队头返回下一个已完成连接。

*cliaddr、*addrlen：客户的协议地址及大小。

返回的描述符代表与所返回的客户的TCP连接，因此将sockfd称为监听套接字，将返回的描述符称为已连接套接字。

close()函数

intclose( int sockfd);

关闭指定的套接字连接。

getsockname、getpeername函数

intgetsockname (int sockfd , struct sockaddr *localaddr , socklen_t*addrlen);

intgetpeername (int sockfd , struct sockaddr *peeraddr , socklen_t*addrlen);

成功：返回0

功能：

<1>在没有调用bind的TCP客户上，connect()成功返回后，用getsockname()返回内核赋予该连接的本地IP地址和本地端口号；

<2>以端口号0调用bind（由内核选择本地端口号）后，用getsockname()返回本地端口号；

<3>getsockname可用于获取某个套接字的地址族；

<4>以通配IP地址调用bind的TCP服务器上，与客户的连接建立之后（accept成功返回），getsockname用于返回内核赋予该连接的本地IP地址。（套接字描述符必须是已连接套接字描述符）

<5>当服务器通过调用accept的某个进程调用exec执行程序时，只能通过getpeername来获取客户身份。

程序实例

服务器程序：

#include "unp.h"                  
#include <time.h>  
  
int main(int argc, char** argv)  
{  
    int listenfd, connfd;  
    socklen_t len;
    struct sockaddr_in servaddr,cliaddr;  
    char buff[MAXLINE];  
    time_t ticks;  
  
    listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));  
    servaddr.sin_family = AF_INET;  
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
    servaddr.sin_port = htons(8080);  
    Bind(listenfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr));  
    Listen(listenfd, LISTENQ);  
    for (;;) {  
	len=sizeof(cliaddr);
        connfd = Accept(listenfd, (SA *)&cliaddr, &len); 
	printf("connection from %s,port %d\n",
	inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,buff,sizeof(buff)),
	ntohs(cliaddr.sin_port)); 
        ticks = time(NULL);  
        snprintf(buff, sizeof(buff), "%.24s\r\n", ctime(&ticks));  
        Write(connfd, buff, strlen(buff));  
        Close(connfd);  
    }     
    exit(0);  
}

客户端程序：

#include "unp.h"  
  
int main(int argc, char** argv)  
{  
    int sockfd, n;  
    char recvline[MAXLINE + 1];   
    struct sockaddr_in servaddr;   
          
    if (argc != 2)  
        err_quit("Usage: a.out <IPaddress>");  
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)  
        err_sys("socket error");  
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));  
    servaddr.sin_family = AF_INET;  
    servaddr.sin_port = htons(8080);  
    if (inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0)  
        err_quit("inet_pton error for %s", argv[1]);  
    if (connect(sockfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)  
        err_sys("connect error");  
  
    while ((n = read(sockfd, recvline, MAXLINE)) > 0) {  
        recvline[n] = 0;  
        if (fputs(recvline, stdout) == EOF)  
            err_sys("fputs error");  
    }  
    if (n < 0)  
        err_sys("read error");  
    exit(0);  
}

运行结果：