操作系统——网络编程——socket——TCP/UDP

网络编程

底层遵循TCP/IP协议,在系统层上以Socket接口方式呈现

基于TCP协议的网络通信模型:

服务器客户端

创建socket对象创建socket对象

准备通信地址(端口号+本机ip地址) 准备通信地址(服务器的公网ip)

绑定socket与通信地址 ...

设置监听和排队数量 ...

等待客户端连接连接服务器

分配新的socket对象+

开辟新的进程或者线程服务 ...

接收请求发送请求

响应请求接收相应

关闭socket 关闭socket

使用到的函数:

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

功能:创建socket对象

domain:

AF_INET 基于IPv4地址通信

type:

SOCK_STREAM 数据流协议

protocol:

特殊通信协议,一般不用,写0即可

//网络地址结构体类型

#include <netinet/in.h>

struct sockaddr_in {

__kernel_sa_family_t sin_family; // AF_INET

__be16 sin_port; //端口号大端数据

struct in_addr sin_addr; // IP地址大端数据

}

struct in_addr {

__be32 s_addr;

};

大小端数据转换函数:

#include <arpa/inet.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

功能:把4字节的本地字节序转换成网络字节序

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

功能:把2字节的本地字节序转换成网络字节序

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

功能:把4字节的网络字节序转换成本地字节序

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

功能:把2字节的网络字节序转换成本地字节序

ip地址转换函数:

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

功能:把字符串格式的点分十进制表示的ip地址转换成整数形式的ip地址(大端)

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

功能:把整数形式的ip地址转换成字符串格式的点分十进制表示的ip地址

int listen(int sockfd, int backlog);

功能:监听socket,数据流通信时使用

sockfd:socket描述符

backlog:等待连接socket的排队数量,默认最大值128

返回值:成功返回0,失败返回-1

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

功能:等待客户端连接

sockfd:受监听的socket描述符

addr:获取客户端的地址

addrlen:既是输入,也是输出

1、既告诉accept函数当前计算机地址结构体的字节数

2、同时也能获取客户端的地址结构体字节数

返回值:连接成功返回一个新的连接后的socket描述符,连接失败返回-1

注意:如果没有连接,则阻塞

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

功能:连接服务器

sockfd:socket描述符

addr:服务器的公网ip地址结构体指针

addrlen:地址结构体的字节数,用于区分sockaddr——un还是sockaddr——in

返回值:连接成功返回0 失败返回-1

注意:TCP收发数据可以继续使用read、write

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

功能:TCP协议通信时专用的数据发送函数

socket:连接成功的socket描述符

buf:待发送数据的首地址

len:要发送的字节数

flags:

0 阻塞发送

1 不阻塞发送

返回值:成功发送的字节数

-1 出现错误

0 连接断开

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

功能:TCP协议通信时专用的接收数据函数

socket:连接成功的socket描述符

buf:储存数据缓冲区内存首地址

len:缓冲区的大小

flags:

0 阻塞发送

1 不阻塞发送

返回值:成功接收的字节数

-1 出现错误

0 连接断开

下面是TCP的服务端

TCP_S

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <sys/types.h>

typedef struct sockaddr* SP;

void server_cli(int cli_fd)

{

char buf[4096] = {};

size_t buf_size = sizeof(buf);

for(;;)

{

// 接收请求

int ret = recv(cli_fd,buf,buf_size,0);

if(0 == strcmp(buf,"quit") || 0 >= ret)

{

printf("客户端%d退出!\n",cli_fd);

break;

}

printf("from %d recv:%s bits:%d\n",

cli_fd,buf,ret);

// 响应请求

strcat(buf," from:server");

ret = send(cli_fd,buf,strlen(buf)+1,0);

if(0 >= ret)

{

printf("客户端%d退出!\n",cli_fd);

break;

}

close(cli_fd);

exit(0);

}

int main(int argc,const char* argv[])

{

// 创建socket

int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

if(0 > sockfd)

{

perror("socket");

return EXIT_FAILURE;

}

// 准备本机通信地址

struct sockaddr_in addr = {};

addr.sin_family = AF_INET;

addr.sin_port = htons(5566);

// 本机ip

addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.83.85");

socklen_t addrlen = sizeof(addr);

// 绑定

if(bind(sockfd,(SP)&addr,addrlen))

{

perror("bind");

return EXIT_FAILURE;

}

// 监听

if(listen(sockfd,5))

{

perror("listen");

return EXIT_FAILURE;

}

for(;;)

{

// 等待连接

struct sockaddr_in cli_addr = {};

int cli_fd = accept(sockfd,(SP)&cli_addr,&addrlen);

if(0 > cli_fd)

{

perror("accept");

continue;

}

// 创建进程服务客户端

if(0 == fork())

{

server_cli(cli_fd);

}

下面是TCP的客户端

TCP_C

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <sys/types.h>

typedef struct sockaddr* SP;

int main(int argc,const char* argv[])

{

// 创建socket

int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

if(0 > sockfd)

{

perror("socket");

return EXIT_FAILURE;

}

// 准备服务器公网通信地址

struct sockaddr_in addr = {};

addr.sin_family = AF_INET;

addr.sin_port = htons(5566);

addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("47.97.229.46");

socklen_t addrlen = sizeof(addr);

// 连接服务器

if(connect(sockfd,(SP)&addr,addrlen))

{

perror("connect");

return EXIT_FAILURE;

}

char buf[4096] = {};

size_t buf_size = sizeof(buf);

for(;;)

{

printf(">>>");

fgets(buf,buf_size,stdin);

// 发送请求

int ret = send(sockfd,buf,strlen(buf)+1,0);

if(0 >= ret)

{

printf("服务器正在升级,请稍候再尝试!\n");

break;

}

if(0 == strncmp(buf,"quit",4))

{

printf("结束通信!\n");

break;

}

// 接收响应

ret = recv(sockfd,buf,buf_size,0);

if(0 >= ret)

{

printf("服务器正在升级,请稍候再尝试!\n");

break;

}

printf("recv:%s bits:%d\n",buf,ret);

}

close(sockfd);

}

基于UDP通信协议的网络通信编程模型

接收端发送端

创建socket 创建socket

准备通信地址准备通信地址

绑定 ...

接受请求发送请求

响应请求接收响应

关闭socket 关闭socket

UDP使用到的函数:

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

功能:创建socket对象

type:

SOCK_STREAM 数据流协议 UDP

UDP专属的数据发送接收函数:

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,

const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

功能:UPD协议发送数据

socket:socket描述符

buf:待发送数据内存的首地址

len:待发送数据的字节数

flags:是否阻塞一般写0阻塞即可

dest_addr:通信目标的地址

addrlen:地址结构体的字节数

返回值:成功发送的字节数

0 通信关闭

-1 出现错误

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,

struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

功能:UPD协议接收数据

socket:socket描述符

buf:存储接收数据的缓冲区内存首地址

len:缓冲区的字节数

flags:是否阻塞一般写0阻塞即可

src_addr:用于存储发送者的地址

addrlen:既是输入,也是输出

1、既告诉函数当前src_addr结构体的字节数

2、同时也能实际接收到发送者的地址结构体字节数

成功:成功接收到的字节数

0 通信关闭

-1 出现错误

下面是UDP的服务端

UDP_S

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <sys/types.h>

typedef struct sockaddr* SP;

int main(int argc,const char* argv[])

{

// 创建socket

int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

if(0 > sockfd)

{

perror("socket");

return EXIT_FAILURE;

}

// 准备本机通信地址

struct sockaddr_in srv_addr = {},cli_addr = {};

srv_addr.sin_family = AF_INET;

srv_addr.sin_port = htons(7788);

srv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.83.85");

socklen_t addrlen = sizeof(srv_addr);

// 绑定

if(bind(sockfd,(SP)&srv_addr,addrlen))

{

perror("bind");

return EXIT_FAILURE;

}

char buf[4096] = {};

size_t buf_size = sizeof(buf);

for(;;)

{

// 接收数据和对方的地址

int ret = recvfrom(sockfd,buf,buf_size,0,(SP)&cli_addr,&addrlen);

if(0 >= ret)

{

printf("网络异常,通信结束!");

close(sockfd);

return EXIT_FAILURE;

}

printf("from %s recv:[%s] bits:%d\n",

inet_ntoa(cli_addr.sin_addr),buf,ret);

// 返回响应

strcat(buf,"from udpS");

ret = sendto(sockfd,buf,strlen(buf)+1,0,(SP)&cli_addr,addrlen);

if(0 >= ret)

{

printf("对方网络异常!\n");

}

下面是UDP的客户端

UDP_C

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <sys/types.h>

typedef struct sockaddr* SP;

int main(int argc,const char* argv[])

{

// 创建socket

int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

if(0 > sockfd)

{

perror("socket");

return EXIT_FAILURE;

}

// 准备服务器通信地址

struct sockaddr_in srv_addr = {};

srv_addr.sin_family = AF_INET;

srv_addr.sin_port = htons(7788);

srv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("47.97.229.46");

socklen_t addrlen = sizeof(srv_addr);

char buf[4096] = {};

size_t buf_size = sizeof(buf);

for(;;)

{

printf(">>>");

scanf("%s",buf);

if(0 == strcmp(buf,"quit"))

{

printf("结束通信!\n");

close(sockfd);

return EXIT_SUCCESS;

}

int ret = sendto(sockfd,buf,strlen(buf)+1,0,(SP)&srv_addr,addrlen);

if(0 >= ret)

{

printf("网络异常!\n");

close(sockfd);

return EXIT_FAILURE;

}

// 接收数据和对方的地址

ret = recvfrom(sockfd,buf,buf_size,0,(SP)&srv_addr,&addrlen);

if(0 >= ret)

{

printf("网络异常,通信结束!");

close(sockfd);

return EXIT_FAILURE;

}

printf("from %s recv:[%s] bits:%d\n",

inet_ntoa(srv_addr.sin_addr),buf,ret);

}