【Linux】linux网络基础--socket第一部分网络套接字、UDP的socket编程_qt linux下采用socket建立套接字方法进行udp通讯-优快云博客

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1 网络套接字

1.1 port端口号

本质：端口号是一个2字节16位的整数，范围[0，65535]；

作用：端口号用来表示一个进程，告诉操作系统，当前的这个数据要交给哪一个进程来处理。一个端口号只能被一个进程所占用，一个进程可以占用多个端口号（前提是在同一台机器中）。

知名端口：1~1023（轻易不要绑定）

oracle：1521；mysql：3306；

http协议：使用的是80端口；https协议：使用的是443端口。

1.2 网络数据的五元组信息（源IP、源端口、目的IP、目的端口、协议）

源IP地址：标识网络数据从哪台主机发出

源端口：标识网络数据从“源IP”对应这台主机的哪个进程产生

目的IP：标识网络数据要去往哪一台主机

目的端口：当通过目的IP，找到目的主机之后，通过目的端口找到对应进程

协议：双方传输数据的时候，使用什么协议（一般指UDP/TCP）

在网络当中传输的数据，都是包含五元信息组的！

1.3 网络字节库

小端字节库：低位放在低地址；

大端字节库：低位放在高地址。

网络字节序：规定网络传输数据的时候采用大端字节序进行传输；

主机字节序：指的是机器本身的字节序，如果是大端，则主机字节序为大端，反之则为小端。

1.4 主机字节序和网络字节序互相转换

主机字节序转化成为网络字节序

ip:uint32_t
    uint32_t htonl(uint32_t hostlong);  //hostlong：ip地址
port:uint16_t
    uint16_t htons(uint16_t hostshort);  //hostshort：端口

网络字节序转化为主机字节序

ip:uint32_t
    uint32_t ntohl(uint32_t netlong);  //netlong：ip地址
port:uint16_t
    uint16_t ntohs(uint16_t netshort);  //netshort：端口

1.5 TCP和UDP协议特性和区别

UDP：

无连接：UDP双方在发送数据之前，是不需要进行沟通的，只需要知道对方的IP和端口就好（可能对方进程还没准备好），就可以发送。

不可靠：不保证UDP的数据是可靠，有序的到达对方。

面向数据报：UDP和应用层/网络层递交数据的时候，都是整条数据进行交付的。

TCP：

面向链接：TCP双方在发送数据之前会先建立连接。（1、确保对方能正常通信；2、沟通双方发送后续数据的细节。）

可靠传输：TCP保证传输的数据时可靠的、有序的到达对端的。

面向字节流：1、对于传输的数据没有明显的边界；2、对于接收方而言，可以按照任意的字节进行接收。

2 udp-socket编程

2.1 编程流程

客户端 - 服务端

创建套接字的含义：

将进程和网卡进行绑定，进程可以从网络协议栈当中接受或者发送数据。

绑定地址信息的含义：

给进程绑定IP，绑定端口，为了在网络当中标识一台主机和一个进程。

2.2 编程接口

2.2.1 创建套接字的接口

#include<sys/socket.h>

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

//参数：

//domain：地质域--选择一个具体协议组进行沟通，对于我们而言，udp/tcp可以认为在指定网络层使用什么协议。
//AF_UNIX：本地域套接字（在同一台机器使用文件进行通信，不用跨机器）
//AF_INET：ipv4版本的ip协议
//AF_INET6：ipv6版本的ip协议

//type：套接字的类型
//SOCK_DGRAM：用户数据报套接字--对应UDP
//SOCK_STREAM：流式套接字--对应TCP

//protocol：协议
//0：标识按照套接字类型选择默认协议
//IPPROTO_TCP(6)：代表TCP协议
//IPPROTO_UDP(17)：代表UDP协议

//返回值：返回套接字操作句柄，本质上就是一个文件描述符

//大于等于0：创建成功
//小于0：创建失败

2.2.2 绑定接口

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

//参数：

//sockfd：套接字描述符

//addr：绑定的地址信息

//adderlen：绑定的地址信息长度

2.2.3 发送接口

ssize_t sendto(int sockfd,const void *buf,size_t len,int flags,const struct sockaddr *dest_addr,socklen_t addrlen);

//参数：

//sockfd：套接字描述符

//buf：要发送的数据

//len：发送的数据的长度

//flags：0(阻塞发送)

//dest_addr：对端地址信息结构，包含对端主机的IP，端口

//adderlen：对端地址信息结构长度

//返回值：

//真正发送的数据长度，单位字节

2.2.4 接受接口

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

//参数：

//sockfd：套接字描述符

//buf：接收到的数据保存到buf指向的空间当中，buf指向的空间需要提前开辟

//len：最多可以接受多少数据

//flags：0（阻塞接收）

//src_addr：接收到的数据从哪里来，对端的地址信息结构
     //客户端调用，接收到的就是服务端的地址信息结构
     //服务端调用，接收到的就是客户端的地址信息结构

//addrlen：绑定的地址信息长度

//返回值：

//真正接收到的数据长度，单位字节

2.2.5 关闭套接字接口

int close(int fd);

代码模拟

服务端

//这三个头文件是套接字编程需要包含的头文件
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <iostream>


int main(){
    /*
     * 1.创建套接字
     * 2.绑定地址信息
     * 3.收发数据
     * 4.关闭套接字
     * */

    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
    if(sockfd < 0){
        return 0;
    }

    //addr : 服务端绑定的地址信息结构， 保存着服务端需要绑定的ip地址和端口
    struct sockaddr_in addr;
    // 填充地址类型， 后续bind函数解析了地址类型之后， 就知道传入的是哪一个数据结构了
    addr.sin_family = AF_INET;
    // 填充端口， 一定要注意将主机字节序转换为网络字节序
    addr.sin_port = htons(8080);
    // 填充ip地址
    // addr.sin_addr.s_addr : 接收的是无符号32位的整数（ip地址）
    // in_addr_t inet_addr(const char *cp);
    //      参数：字符指针， 接收一个点分十进制的字符串
    //      功能：将点分十进制的ip地址转换为无符号32位的整数
    //            将无符号32位的整数从主机字节序转换为网络字节序
    // "0.0.0.0" : 绑定本机的任意网卡
    // 容易犯错的地方： 绑定了云服务器的公网ip， 这个是万万不行的
    //                  绑定云服务器的私网ip地址， 还可以
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");

    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    if(ret < 0){
        return 0;
    }

    //能接收， 但是没有给客户端进行响应
    while(1){
        char buf[1024] = {0};
        struct sockaddr_in peer_addr;
        socklen_t peer_addrlen = sizeof(peer_addr);
        recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf) - 1, 0, (struct sockaddr*)&peer_addr, &peer_addrlen);

        printf("[buf is ] %s from %s, %d\n", buf, inet_ntoa(peer_addr.sin_addr), ntohs(peer_addr.sin_port));

        /*
         * ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
         * */
        memset(buf, '\0', sizeof(buf));
        printf("please enter msg: ");
        fflush(stdout);
        std::cin >> buf;

        //sprintf(buf, "hello, %s:%d, i am server", inet_ntoa(peer_addr.sin_addr), ntohs(peer_addr.sin_port));
        sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&peer_addr, sizeof(peer_addr));
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

接收端

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

int main(){
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
    if(sockfd < 0){
        perror("socket");
        return 0;
    }

    //struct sockaddr_in b_addr;
    //b_addr.sin_family = AF_INET;
    //b_addr.sin_port = htons(10010);
    //b_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");
    //int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&b_addr, sizeof(b_addr));
    //if(ret < 0){
    //    perror("bind");
    //    return 0;
    //}

    /*
     *  ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
     */
    const char* str = "i am client...";

    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    // 这里填充的是服务端的端口， 因为数据是发送到服务端的
    addr.sin_port = htons(8080);
    // 这里填充的是服务端的ip
    // 本地回环地址
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("120.78.126.148");
    //addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    while(1){
        char buf[1024] = {0};
        printf("please enter msg: ");
        fflush(stdout);
        std::cin >> buf;

        sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

        /*
         * ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
         * */
        //相当于不要recvfrom函数返回服务端的地址信息，以及地址信息的长度， 因为
        //客户端是清楚服务端的地址信息的
        memset(buf, '\0', sizeof(buf));
        recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf) - 1, 0, NULL, NULL);
        printf("[buf is] %s\n", buf);
        sleep(1); 
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}