TCP/IP理论基础_tcp理论基础-优快云博客

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本文深入介绍了Linux环境下Socket编程的基础知识，包括TCP/IP协议栈的工作原理、数据封装过程、IP与TCP/UDP协议细节，以及如何使用Socket接口进行网络编程。通过具体的C语言代码示例，演示了TCP服务器与客户端、UDP服务器与客户端的编程步骤。

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1、Linux的优点之一就是在于它丰富而稳定的网络协议栈。

2.TCP/IP协议族体系结构

3.数据封装

应用程序数据在发送到屋里网络上之前，将沿着协议栈从上往下依次传递。每层协议都将在上层协议的基础上加上自己的头部信息（有时还包括尾部信息），以实现该层的功能，这个过程称为封装。

4、IP协议

1.、IP包由IP协议头与协议数据两部分构成。

5、TCP协议

1、TCP协议头部结构

6、UDP协议

1、UDP协议头部结构

7、Socket

Linux中的网络编程通过Socket(套接字)接口实现，Socket是一种文件描述符。

套接字socket有三种类型：1.流式套接字，2.数据报套接字，3.原始套接字

struct sockaddr_in { short int sin_family; /* Internet地址族 */

unsigned short int sin_port; /* 端口号 */

struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */

unsigned char sin_zero[8]; /* 填0 */ }；

编程中一般并不直接针对sockaddr数据结构操作，而是使用与sockaddr等价的sockaddr_in数据结构。

8、进行Socket编程的常用函数有：

socket：创建一个socket

bind：用于绑定IP地址和端口号到socket

connect：该函数用于绑定之后的client端与服务器建立连接

listen：设置能处理的最大连接要求，Listen（）并未开始接收连线，只是设置socket为listen模式

accept：用来接受socket连接

send ：发送数据

recv：接收数据

TCP服务器：

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

#define PORT   8000
#define SIZE   1000

void *ClientHandler(void *arg)
{
	int ret;
	char buf[32] = {0};
	int fd = *(int *)arg;

	pthread_detach(pthread_self());

	while (1)
	{
		ret = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);
		if (-1 == ret)
		{
			perror("recv");
			exit(1);
		}

		if (!strcmp(buf, "bye"))
		{
			close(fd);
			break;
		}
		printf("recv from %d client %s\n", fd, buf);

		memset(buf, 0, sizeof(buf));
	}
	
}

int main()
{
	int sockfd;
	int ret, fd[SIZE], i = 0;
	pthread_t tid;
	struct sockaddr_in server_addr;   //用于保存服务器信息
	struct sockaddr_in client_addr;   //用于保存客户端信息

	sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (-1 == sockfd)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}

	//保存服务器信息
	memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = PF_INET;
	server_addr.sin_port = htons(PORT);
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
	if (ret < 0)
	{
		perror("bind");
		exit(1);
	}

	ret = listen(sockfd, 5);
	if (ret < 0)
	{
		perror("listen");
		exit(1);
	}

	int length = sizeof(client_addr);
	char buf[32] = {0};

	while (1)
	{
		printf("waitting for connect...\n");

		fd[i] = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &length);  //接受连接
		if (-1 == fd[i])
		{
			perror("accept");
			exit(1);
		}
		printf("client connect success port : %d fd : %d\n", client_addr.sin_port, fd[i]);

		ret = pthread_create(&tid, NULL, ClientHandler, &fd[i]);
		if (ret != 0)
		{
			perror("pthread_create");
		}
		i++;
	}

	close(sockfd);

	return 0;
}

TCP客户端：

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

#define PORT    8000

int sockfd;

void StopClient(int num)  //进程收到SIGINT信号，退出
{
	send(sockfd, "bye", strlen("bye"), 0);
	close(sockfd);
	printf("BYE!\n");
	exit(1);
}

int main()
{
	int ret;
	struct sockaddr_in server_addr;

	signal(SIGINT, StopClient);

	sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (-1 == sockfd)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}

	memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = PF_INET;
	server_addr.sin_port = htons(PORT);
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
	if (-1 == ret)
	{
		perror("connect");
		exit(1);
	}

	char buf[32] = "helloworld";
	while (1)
	{
		ret = send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);
		if (-1 == ret)
		{
			perror("send");
			exit(1);
		}
		sleep(1);
	}
	return 0;
}

UDP服务器：

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

#define PORT   8888

int main()
{
	int sockfd, ret;
	struct sockaddr_in server_addr;
	struct sockaddr_in client_addr;

	sockfd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if (-1 == sockfd)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}

	memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = PF_INET;
	server_addr.sin_port = htons(PORT);
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.10");

	ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
	if (ret < 0)
	{
		perror("bind");
		exit(1);
	}

	char buf[32] = {0};
	int length = sizeof(client_addr);
	while (1)
	{
		ret = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&client_addr, 
							(socklen_t *)&length);
		if (ret < 0)
		{
			perror("recvfrom");
		}
		printf("recv from %d %s\n", client_addr.sin_port, buf);

		memset(buf, 0, sizeof(buf));
	}
	return 0;
}

UDP客户端：

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

#define PORT   8888

int main(int argc, char *argv[])
{
	int sockfd, ret;
	struct sockaddr_in server_addr;

	sockfd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if (-1 == sockfd)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}

	memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = PF_INET;
	server_addr.sin_port = htons(PORT);
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.10");

	char buf[32] = {0};
	int length = sizeof(server_addr);

	int fd = open(argv[1], O_RDONLY);
	if (-1 == fd)
	{
		perror("open");
		exit()
	}

	while (1)
	{
		scanf("%s", buf);
		
		ret = sendto(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&server_addr, length);
		if (ret < 0)
		{
			perror("sendto");
		}
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
	}

	return 0;