socket网络编程，TCP/UDP设计

逃离我推掉我的手 2023-07-07 11:16 146阅读 0赞

linux中的网络编程通过Socket(套接字)实现，Socket是一种文件描述符。
socket有三种类型:
1、流式套接字(SOCK_STREAM)：流式套接字提供可靠的、面向连接的通讯流，它使用TCP协议。TCP保证了数据传输的正确性和顺序性。
2、数据套接字(SOCK_DGRAM): 数据套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证可靠，无差错，它使用数据报协议UDP。
3、原始套接字(SOCK_RAW)：原始套接字允许使用IP协议，主要用于新的网络协议的测试等。
根据要求来使用套接字，比如对准确性要求比较高，对应的是TCP，准确性要求不高，但要求有实时性，应选UDP。
在socket程序设计中，struct sockaddr_in用于记录网络地址
在这里插入图片描述
struct in_addr的结构
在这里插入图片描述
地址转换：IP地址通常由数字加点(192.168.1.111)的形式表示，而在struct in_addr中使用的IP地址是由32位的整数表示的，为了转换我们可以使用下面两个函数：
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp)
char *inet_ntoa(struct in_addr in)
inet_aton函数是将a.b.c.d形式的IP转换为32位的IP，存储在inp指针里面，inet_ntoa函数则相反。
字节序转换：不同类型的CPU对变量的字节存储顺序可以不同，有的系统是高位在前，低位在后，而有的系统是低位在前，高位在后，而网络传输的数据顺序是统一的，所以当内部自己存储顺序和网络字节序(big endian)不同时，就一定要进行转换。
在这里插入图片描述
Socket编程要用到的函数: socket bind listen connnect accept send recv
1、int socket(int domain,int type, int protocol) 创建一个socket
返回值: 非负描述符表示成功， -1表示出错。
第一个参数指明了协议族/域，通常AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL等；

第二个参数是套接口类型，主要SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW；

第三个参数一般取为0。成功时，返回一个小的非负整数值，与文件描述符类似。

2、int bind(int sockfd,const struct sockaddr* myaddr,socklen_t addrlen) 绑定IP地址和端口号到socket
返回值：0 成功， -1出错
第一个参数是使用socket函数返回的描述符；

第二个参数指定了想要绑定的IP和端口号；

第三个参数是前面struct sockaddr（与sockaddr_in等价）的长度。

3、int listen(int sockfd,int backlog) 设置服务器能处理的最大连接要求
返回值： 0 成功 -1 出错
第一个参数是使用socket函数返回的描述符；

第二个参数限定了客户端最大的连接数。

4、int connect(int sockfd,conststruct sockaddr *addr, socklen_t addrlen) 用于与服务器建立连接
返回值： 0 成功 -1出错
第一个参数是使用socket函数返回的描述符；

第二个参数是服务器地址；

第三个参数是socket地址的长度。

5、int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen 用于等待来自客服端的socket连接请求
返回值： 非负描述符 成功 -1出错
第一个参数是使用socket函数返回的描述符；

第二个参数是客户端地址；

第三个参数是socket地址的长度。

6、ssize_t send(int sockfd,constvoid *buf, size_t len,int flags) 用于发送数据
返回值： >0 成功拷贝至发送缓冲区的字节数 -1出错
第一个参数是使用socket函数返回的描述符，客户端；

第二个参数是要发送数据的缓存；

第三个参数是实际要发送的数据长度；

第四个参数一般设置为0。

7、ssize_t recv(int sockfd,void *buf, size_t len,int flags) 接收数据
返回值： >0 成功拷贝至发送缓冲区的字节数 -1出错
第一个参数是使用socket函数返回的描述符，客户端；

第二个参数是指定缓冲区地址，用于存储接收的数据；

第三个参数是接收的数据长度；

第四个参数一般设置为0。

TCP程序设计
服务器程序

  1. 1 #include <stdlib.h>
  2.   2 #include <stdio.h>
  3.   3 #include <string.h>
  4.   4 #include <netdb.h>
  5.   5 #include <sys/types.h>
  6.   6 #include <sys/socket.h>
  7.   7 #include <netinet/in.h>
  8.   8 #include <sys/unistd.h>
  9.   9 #include <fcntl.h>
  10.  10 #define PORTNUMBER 3333
  11.  11 
  12.  12 int main(int argc, char **argv)
  13.  13 {
  15.  14     int sockfd,confd;
  16.  15     char buf[1024];
  17.  16     struct sockaddr_in server_addr;
  18.  17     int n;
  19.  18 
  20.  19     if ((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1) {
  21.       //创建套接字
  22.  20         printf("can not create socket\n");
  23.  21         exit(1);
  24.  22     }
  25.  23 
  26.  24     memset(&buf,0,sizeof(buf));
  27.  25     server_addr.sin_family = AF_INET;  //填充sockaddr结构体
  28.  26     server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //将本机上的long数据转换为网络上的long数据
  29.  27     server_addr.sin_port = htons(PORTNUMBER);  //将本机上的short数据转换为网络上的short数据
  30.  28 
  31.  29     if (bind(sockfd,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr)) ==     -1) {
  32.       //将套接字绑定到IP地址
  33.  30         printf("can not bind\n");
  34.  31         exit(1);
  35.  32     }
  36.  33     if (listen(sockfd,5) < 0) {
  37.       //设置客服端最大连接数
  38.  34         printf("listen error\n");
  39.  35         exit(1);
  40.  36     }
  41.  37     printf("=====waiting for client's request=====\n");
  42.  38     while (1) {
  44.  39         if ((confd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)NULL, NULL)) < 0) {
  45.       //等待客户端建立连接
  46.  40             printf("accept socket errot\n");
  47.  41             continue;
  48.  42         } 
  49.  43         n = recv(confd,buf,1024,0);  //接收数据
  50.  44         buf[n] = '\0';
  51.  45         printf("receive msg from client %s\n",buf);
  52.  46         close(confd);
  53.  47     }
  54.  48     close(sockfd);
  55.  49     exit(0);
  56.  50 }

客户端程序

  1. 1 #include <stdlib.h>
  2.   2 #include <stdio.h>
  3.   3 #include <string.h>
  4.   4 #include <netdb.h>
  5.   5 #include <sys/types.h>
  6.   6 #include <sys/socket.h>
  7.   7 #include <netinet/in.h>
  8.   8 #include <sys/unistd.h>
  9.   9 #include <fcntl.h>
  10.  10 #define PORTNUMBER 3333
  11.  11 
  12.  12 int main(int argc, char **argv)
  13.  13 {
  15.  14     int sockfd,confd;
  16.  15     char buf[1024];
  17.  16     struct sockaddr_in server_addr;
  18.  17 
  19.  18     sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  //建立流式套接字
  20.  19     if (sockfd < 0) {
  22.  20         printf("can't create socket\n");
  23.  21         exit(1);
  24.  22     }
  25.  23 
  26.  24     memset(&buf,0,sizeof(buf));
  27.  25     server_addr.sin_family = AF_INET;
  28.  26     server_addr.sin_port = htons(PORTNUMBER);
  29.  27     server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);  //将点数字形式的IP地址转换为网络地址形式
  30.  28 //  inet_pton(AF_INET,argv[1],&server_addr.sin_addr);
  31.  29     confd = connect(sockfd,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr));  //与服务器建立连接
  32.  30     if (confd < 0) {
  34.  31         printf("can't connect\n");
  35.  32     }
  36.  33     printf("please input char:\n");
  37.  34     fgets(buf,1024,stdin);
  38.  35     send(sockfd,buf,sizeof(buf),0);  //发送数据
  39.  36     close(sockfd);
  40.  37     exit(0);
  41.  38 
  42.  39 }

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

  1. **UDP程序设计**

服务器程序

  1. 1 #include <stdlib.h>
  2.   2 #include <stdio.h>
  3.   3 #include <string.h>
  4.   4 #include <netdb.h>
  5.   5 #include <sys/types.h>
  6.   6 #include <sys/socket.h>
  7.   7 #include <netinet/in.h>
  8.   8 #include <sys/unistd.h>
  9.   9 #include <fcntl.h>
  10.  10 #define PORTNUMBER 3333  //设置端口号
  11.  11 
  12.  12 int main(int argc, char **argv)
  13.  13 {
  15.  14     int sockfd;
  16.  15     char buf[1024];
  17.  16     struct sockaddr_in server_addr;
  18.  17     int n;
  19.  18 
  20.  19     if ((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)) == -1) {
  21.       //设置数据套接字
  22.  20         printf("can not create socket\n");
  23.  21         exit(1);
  24.  22     }
  25.  23 
  26.  24     memset(&buf,0,sizeof(buf));   
  27.  25     server_addr.sin_family = AF_INET;    //填充sockaddr结构体的内容
  28.  26     server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //将本机上的long数据转换为网络上的long数据
  29.  27     server_addr.sin_port = htons(PORTNUMBER);   //将本机上的short数据转换为网络上的short数据
  30.  28 
  31.  29     if (bind(sockfd,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr)) ==     -1) {
  32.       //将套接字绑定到IP地址
  33.  30         printf("can not bind\n");
  34.  31         exit(1);
  35.  32     }
  36.  33     printf("=====waiting for client's request=====\n");
  37.  34     while (1) {
  39.  35         n = read(sockfd,buf,1024);  //通过sockfd文件描述符直接读取数据
  40.  36         buf[n] = '\0';
  41.  37         printf("receive msg from client %s\n",buf);
  42.  38     
  43.  39     }
  44.  40     close(sockfd);
  45.  41     exit(0);
  46.  42 }

客户端程序

  1. 1 #include <stdlib.h>
  2.   2 #include <stdio.h>
  3.   3 #include <string.h>
  4.   4 #include <netdb.h>
  5.   5 #include <sys/types.h>
  6.   6 #include <sys/socket.h>
  7.   7 #include <netinet/in.h>
  8.   8 #include <sys/unistd.h>
  9.   9 #include <fcntl.h>
  10.  10 #define PORTNUMBER 3333 设置端口号
  11.  11 
  12.  12 int main(int argc, char **argv)
  13.  13 {
  15.  14     int sockfd,confd;
  16.  15     char buf[1024];
  17.  16     struct sockaddr_in server_addr;
  18.  17 
  19.  18     sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
  20.  19     if (sockfd < 0) {
  22.  20         printf("can't create socket\n");
  23.  21         exit(1);
  24.  22     }
  25.  23 
  26.  24     memset(&buf,0,sizeof(buf));
  27.  25     server_addr.sin_family = AF_INET;
  28.  26     server_addr.sin_port = htons(PORTNUMBER);
  29.  27     server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);  //两种方式都可以将输入的数字点形式的IP地址转换为网络字节序地址
  30.  28 //  inet_pton(AF_INET,argv[1],&server_addr.sin_addr);
  31.  29       
  32.  30     printf("please input char:\n");
  33.  31     fgets(buf,1024,stdin);
  34.  32     send(sockfd,buf,sizeof(buf),0);  //将数据发送给服务器
  35.  33     close(sockfd);
  36.  34     exit(0);
  37.  35 
  38.  36 }

运行效果
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

TCP和UDP程序设计的区别在于，TCP要建立连接而UDP不需要建立连接。
注意：程序必须运行在有网络的情况下，IP地址也要根据自己ficonfig后得到的IP地址来进行填写

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