Linux C/C++编程：利用Socket编写获取时间服务器

小灰灰 2022-12-26 08:20 144阅读 0赞

# OSI七层模型 #

*  TCP在第四层----》传输层，传输层的数据叫做`segment`
 *  IP在第三层—》网络层，网络层的数据叫做`Packet`
 *  ARP在第二层–》数据链路层，数据链路层的数据叫做\`\`Frame\`

程序中的数据会先打包在TCP的`segment`，然后TCP的`segment`会被打包到IP的`Packet`，然后再到以太网`Ethernet`的`Frame`，传递到对端后，各个层解析自己的协议，然后把数据交给更高层的协议处理

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

*  最下面两层是随系统提供的设备驱动程序和网络硬件。我们基本上不太需要关注它们
 *  网络层是IPv4.Ipv6。我们可以彻底绕过IP层直接读写数据链路层的帧
 *  传输层可以选择TCP或者UDP，当然，我们也可以使用**原始套接字** 绕开它们
 *  最上面三层可以合并为一层，简称应用层，就是web服务端、web服务器等所在的层

用户进程和内核之间通过系统提供的API来交流

# 服务器 与客户端 #

1.  客户段与服务器使用TCP在同一个以太网（局域网）中通信

*  客户端和服务器一般是用户进程，而TCP/I\[协议通常是内核中协议栈的一部分  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

1.  客户段与服务器使用TCP在不同以太网（局域网）中通信

*  这两个局域网是使用**路由器**(router)连接到广域网(`WAN`)的
 *  路由器是广域网的架设设备
 *  当今最大的广域网是因特网

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

# 获取时间 #

## 时间获取客户端 ##

> 用于获取时间服务

### IPV4版本 ###

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <string.h>
    #include<arpa/inet.h>
    #include <unistd.h>
    #include <errno.h>
    
    #define	MAXLINE		4096
    int main(int argc, char **argv){
        
        int                sockfd, n;
        struct sockaddr_in servaddr;
        char				recvline[MAXLINE + 1];
    
        if (argc != 2){
        
            printf("usage: a.out <IPaddress>");
            exit(-1);
        }
    
        // 创建套接字
        if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){
        
            printf("socket error");
            exit(-1);
        }
    
        // 设置要连接的服务器属性
        bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));   // 清零
        servaddr.sin_family = AF_INET;
        servaddr.sin_port = htons(13);   // 时间获取服务器的端口都是13
        if (inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0){
         // 将argv[1]转换为合适的格式： ipv4/ipv6
            printf("inet_pton error for %s: %s", argv[1], strerror(errno));
            exit(-1);
        }
    
    
        // 使用tcp套接字与指定服务器建立一个tcp连接
        if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){
        
            printf("connect error: %s", strerror(errno));
            exit(-1);
        }
    
    
        // read读取服务器应答： read返回0(表示对端关闭)/负数(表示读取错误)
        while ( (n = read(sockfd, recvline, MAXLINE)) > 0) {
        
            recvline[n] = 0;	/* null terminate */
            if (fputs(recvline, stdout) == EOF){
          // 使用fputs输出到标准输出端
                printf("fputs error");
                exit(-1);
            }
    
        }
        if (n < 0){
        
            printf("read error");
            exit(-1);
        }
    
        exit(0);
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

![在这里插入图片描述][20201203215215558.png]

### IPV6版本 ###

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <string.h>
    #include<arpa/inet.h>
    #include <unistd.h>
    #include <errno.h>
    
    #define	MAXLINE		4096
    int main(int argc, char **argv){
        
        int                  sockfd, n;
        struct sockaddr_in6  servaddr;
        char				 recvline[MAXLINE + 1];
    
        if (argc != 2){
        
            printf("usage: a.out <IPaddress>");
            exit(-1);
        }
    
        // 创建套接字
        if ((sockfd = socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, 0)) < 0){
        
            printf("socket error");
            exit(-1);
        }
    
        // 设置要连接的服务器属性
        bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));   // 清零
        servaddr.sin6_family   = AF_INET6;
        servaddr.sin6_port     = htons(13);   // 时间获取服务器的端口都是13
        if (inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin6_addr) <= 0){
         // 将argv[1]转换为合适的格式： ipv4/ipv6
            printf("inet_pton error for %s: %s", argv[1], strerror(errno));
            exit(-1);
        }
    
    
        // 使用tcp套接字与指定服务器建立一个tcp连接
        if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){
        
            printf("connect error: %s", strerror(errno));
            exit(-1);
        }
    
    
        // read读取服务器应答： read返回0(表示对端关闭)/负数(表示读取错误)
        while ( (n = read(sockfd, recvline, MAXLINE)) > 0) {
        
            recvline[n] = 0;	/* null terminate */
            if (fputs(recvline, stdout) == EOF){
          // 使用fputs输出到标准输出端
                printf("fputs error");
                exit(-1);
            }
    
        }
        if (n < 0){
        
            printf("read error");
            exit(-1);
        }
    
        exit(0);
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

## 时间获取服务器 ##

### IPV4版本 ###

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <string.h>
    #include<arpa/inet.h>
    #include <unistd.h>
    #include <errno.h>
    #include	<time.h>
    #define	MAXLINE		4096
    #define	LISTENQ		1024
    
    int main(int argc, char **argv){
        
        int					listenfd, connfd;
        struct sockaddr_in	servaddr;
        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);  // 这里指定了IP地址为INADDR_ANY，意思是如果服务器主机有多个网络接口，服务器进程就可以在任意网络上接受客户连接
        servaddr.sin_port        = htons(13);
        printf("%d", htons(13));
    
        if( bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){
        
            printf("bind error, %s", strerror(errno));
            exit(0);
        }
    
        if(listen(listenfd, LISTENQ) < 0){
        
            printf("listen error, %s", strerror(errno));
            exit(0);
        } // 监听listenfd，这样来自客户端的连接就可以在该套接字上由内核接受。 LISTENQ表示内核允许在这个监听描述符上排队的最大客户连接数
    
        for ( ; ; ) {
        
            if((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) NULL, NULL)) < 0){
        
                printf("accept error, %s", strerror(errno));
                continue;
            }// 当前服务器进程会在accept上睡眠阻塞，直到某个客户断连接唤醒：TCP连接使用三次握手来建立连接，握手完毕accept返回一个已连接的描述符，我们就可以使用这个描述符与客户端通信了
    
            //sleep(60);
            ticks = time(NULL);  // time返回一个int秒数
            snprintf(buff, sizeof(buff), "%.24s\r\n", ctime(&ticks)); // ctime将int转换成直观可读的时间格式，然后使用snprintf复制到buff中（最大不能超过sizeof(buff)个字符）
            write(connfd, buff, strlen(buff)); // 将消息通过connfd写回给客户端
    
    
            close(connfd); //关闭connfd： 该调用引发正常的TCP连接终止序列：每个方向上发送一个FIN，每个FIN又由各自的对端确认
            printf("客户端连接关闭\n");
        }
    }

1.  这个服务器，一次只能处理一个请求。 如果有多个客户端同时到达，系统内核在某个最大数目的限制下把它们排入队列  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]
2.  对于一个服务器来讲，在建立连接之后（之前也一样），客户端是否提前关闭不影响服务器的行为，服务器还是会继续自己的处理  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]
3.  在服务器将消息写到了通道中，然后就死掉了；但是此时客户端还没有来的及将消息读走，那此时消息还在吗？  
    还在

> 问：如果我们想要知道客户端的IP地址和端口，该怎么改写？

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <string.h>
    #include<arpa/inet.h>
    #include <unistd.h>
    #include <errno.h>
    #include	<time.h>
    #define	MAXLINE		4096
    #define	LISTENQ		1024
    
    int main(int argc, char **argv){
        
        int					listenfd, connfd;
        struct sockaddr_in	servaddr, cliaddr;
        char				buff[MAXLINE];
        time_t				ticks;
        socklen_t           len;
    
    
        listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
        bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
        servaddr.sin_family      = AF_INET;
        servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 这里指定了IP地址为INADDR_ANY，意思是如果服务器主机有多个网络接口，服务器进程就可以在任意网络上接受客户连接
        servaddr.sin_port        = htons(13);
    
    
        if( bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){
        
            printf("bind error, %s", strerror(errno));
            exit(0);
        }
    
        if(listen(listenfd, LISTENQ) < 0){
        
            printf("listen error, %s", strerror(errno));
            exit(0);
        } // 监听listenfd，这样来自客户端的连接就可以在该套接字上由内核接受。 LISTENQ表示内核允许在这个监听描述符上排队的最大客户连接数
    
        for ( ; ; ) {
        
            len = sizeof(cliaddr);
            if((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &cliaddr, &len)) < 0){
        
                printf("accept error, %s", strerror(errno));
                continue;
            }
            printf("connectio from %s, port %d\n",
                   inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr.s_addr, buff, sizeof(buff)),
                   ntohs(cliaddr.sin_port));
            //sleep(60);
            ticks = time(NULL);  // time返回一个int秒数
            snprintf(buff, sizeof(buff), "%.24s\r\n", ctime(&ticks)); // ctime将int转换成直观可读的时间格式，然后使用snprintf复制到buff中（最大不能超过sizeof(buff)个字符）
            write(connfd, buff, strlen(buff)); // 将消息通过connfd写回给客户端
    
    
            close(connfd); //关闭connfd： 该调用引发正常的TCP连接终止序列：每个方向上发送一个FIN，每个FIN又由各自的对端确认
            printf("客户端连接关闭\n");
        }
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/4326639757cf4bf7bc9a3d55250a9b09.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221120/4f6a84f6c02f43e89e7d569c04dd5f25.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221120/dbd21d6b1e77407d98c590ee3d4678bc.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201203215110287.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20201203215215558.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201203215215558.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201203215659565.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201204193921773.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201204194557587.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg==,size_16,color_FFFFFF,t_70