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一文了解linux下socket编程

文章目录

一文了解linux下socket编程
- 1 网络编程的相关简述
- - 1.1 引言
  - 1.2 Tcp和Udp简介
  - 1.3 TCP三次握手和四次挥手
  - 1.4 网络编程函数接口
- 2.socket之TCP实战
- 3.socket之udp实战

1 网络编程的相关简述

1.1 引言

本文主要讲述网络编程中套接字socket网络编程在linux下的使用，同时对其中的udp和tcp通信协议进行简单概述，不对通信协议做出详细的叙述，主要讲述如何使用、实现网络通信。下面是本文参考的一些文章连接：

.html

百问网的文档（没找到其中的参考链接，如有侵权请联系我删除）

1.2 Tcp和Udp简介

TCP向它的应用程序提供了面向连接的服务。这种服务包括了应用层报文向目的地的确保传递和流量控制（即发送方/接收方速率匹配）。这种服务包括了应用层报文划分为短报文，并提供拥塞控制机制，因此当网络拥塞时源抑制其传输速率。UDP协议向它的应用程序提供无连接服务。这是一种不提供不必要服务的服务，没有可靠性，没有流量控制，也没有拥塞控制。

	TCP	UDP
是否连接	面向连接（发送数据前需要建立连接）	无连接（发送数据无需连接）
是否丢包	实现了数据传输时各种控制功能，可以进行丢包的重发控制，还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制	不会进行丢包重试，也不会纠正到达的顺序
模式	流模式（面向字节流）	数据报模式（面向报文）
对应关系	一对一	支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
头部开销	最小20字节	只有8字节
可靠性	全双工非常可靠、无差错、不丢失、不重复、且按序到达	不保证可靠交付，不保证顺序到达
拥塞控制	有控制	有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
资源要求	TCP程序结构较复杂，较多	UDP程序结构简单，少

1.3 TCP三次握手和四次挥手

TCP是全双工通信，且相对稳定可靠，就是因为有建立连接机制和超时重传机制，而双方建立连接的过程就涉及到三次握手，一提到三次握手自然就想到四次挥手，同时这个东西经常在面试问到，所以简单提一下。

第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack (number )=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送。
第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1。
第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送。
第四次挥手：Client收到FIN后，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1。

1.4 网络编程函数接口

下面对linux下网络编程的相关函数进行简单介绍，之后的程序，许多函数用到。

函数	作用
int socket(int domain, int type,int protocol);	创建一个套接字
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen);	从函数用于将地址绑定到一个套接字
int listen(int sockfd,int backlog);	此函数宣告服务器可以接受连接请求
int accept(int sockfd, struct sockaddr addr,int addrlen);	服务器使用此函数获得连接请求，并且建立连接
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);	connect函数是客户端用来同服务端连接的
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);	客户或者服务器应用程序都用send函数来向TCP连接的另一端发送数据
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);	客户或者服务器应用程序都用recv函数从TCP连接的另一端接收数据
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,	通常用于无连接套接字，因为此函数可以获得发送者的地址
ssize_t sendto(int sockfd, const void buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr dest_addr, socklen_t addrlen);	sendto和send相似，区别在于sendto允许在无连接的套接字上指定一个目标地址。

2.socket之TCP实战

TCP服务端程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>#define SERVER_PORT 8180
#define C_QUEUE     10 int main(int argc, char **argv)
{char buf[512];int len;int duty_socket;int customer_socket;struct sockaddr_in socket_server_addr;struct sockaddr_in socket_client_addr;int ret;int addr_len;signal(SIGCHLD, SIG_IGN);/* 服务器端开始建立socket描述符 */duty_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (duty_socket == -1){printf("socket error");return -1;}/* 服务器端填充 sockaddr_in结构 */socket_server_addr.sin_family   = AF_INET;/*端口号转换为网络字节序*/socket_server_addr.sin_port     = htons(SERVER_PORT);/*接收本机所有网口的数据*/socket_server_addr.sin_addr.s_addr  = INADDR_ANY;memset(socket_server_addr.sin_zero, 0, 8);/* 捆绑sockfd描述符 */ret = bind(duty_socket, (const struct sockaddr *)&socket_server_addr, sizeof(struct sockaddr));if (ret == -1){printf("bind error!\n");return -1;}ret = listen(duty_socket, C_QUEUE);if (ret == -1){printf("listen error!\n");return -1;}while (1){addr_len = sizeof(struct sockaddr);/* 服务器阻塞,直到客户程序建立连接 */customer_socket = accept(duty_socket, (struct sockaddr *)&socket_client_addr, &addr_len);if (customer_socket != -1){/*inet_ntoa的作用是将一个32位Ipv4地址转换为相应的点分十进制数串*/printf("Get connect from %s\n", inet_ntoa(socket_client_addr.sin_addr));}if (!fork()){while (1){memset(buf, 512, 0);/*接收数据*/len = recv(customer_socket, buf, sizeof(buf), 0);buf[len] = '\0';if (len <= 0){close(customer_socket);return -1;}else{printf("Get connect from %s, Msg is %s\n", inet_ntoa(socket_client_addr.sin_addr), buf);}}}}close(duty_socket);return 0;
}

TCP客户端程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>#define SERVER_PORT 8180int main(int argc, char **argv)
{unsigned char buf[512];int len;struct sockaddr_in socket_server_addr;int ret;int addr_len;int client_socket;if (argc != 2){printf("Usage:\n");printf("%s <server_ip>\n", argv[0]);return -1;}/* 客户程序开始建立 sockfd描述符 */client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (client_socket == -1){printf("socket error");return -1;}/* 客户程序填充服务端的资料 */socket_server_addr.sin_family   = AF_INET;/*主机字节序转换为网络字节序*/socket_server_addr.sin_port     = htons(SERVER_PORT);if (inet_aton(argv[1], &socket_server_addr.sin_addr) == 0){printf("invalid server ip\n");return -1;}memset(socket_server_addr.sin_zero, 0, 8);/* 客户程序发起连接请求 */ret = connect(client_socket, (const struct sockaddr *)&socket_server_addr, sizeof(struct sockaddr));if (ret == -1){printf("connect error!\n");return -1;}while (1){if (fgets(buf, sizeof(buf), stdin)){len = send(client_socket, buf, strlen(buf), 0);if (len <= 0){close(client_socket);return -1;}}}close(client_socket);return 0;
}

3.socket之udp实战

UDP服务端程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
/*服务器端口为8180*/
#define SERVER_PORT 8180int main(int argc, char **argv)
{unsigned char buf[512];int len;int duty_socket;int customer_socket;struct sockaddr_in socket_server_addr;struct sockaddr_in socket_client_addr;int ret;int addr_len;/*创建数据报套接字*/duty_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (duty_socket == -1){printf("socket error");return -1;}/* 服务器端填充 sockaddr_in结构 */socket_server_addr.sin_family   = AF_INET;socket_server_addr.sin_port     = htons(SERVER_PORT);socket_server_addr.sin_addr.s_addr  = INADDR_ANY;memset(socket_server_addr.sin_zero, 0, 8);/*绑定套接字*/ret = bind(duty_socket, (const struct sockaddr *)&socket_server_addr, sizeof(struct sockaddr));if (ret == -1){printf("bind error!\n");return -1;}while (1){addr_len = sizeof(struct sockaddr);/* 接收客户端数据报，返回的为接收到的字节数 */ len = recvfrom(duty_socket, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&socket_client_addr, &addr_len);if (len > 0){buf[len] = '\0';printf("Get Msg from %s : %s\n", inet_ntoa(socket_client_addr.sin_addr), buf);}}close(duty_socket);return 0;
}

UDP客户端程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>#define SERVER_PORT 8180int main(int argc, char **argv)
{unsigned char buf[512];int len;struct sockaddr_in socket_server_addr;int ret;int addr_len;int client_socket;if (argc != 2){printf("Usage:\n");printf("%s <server_ip>\n", argv[0]);return -1;}
/*创建套接字*/client_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (client_socket == -1){printf("socket error");return -1;}/* 填充服务端的资料 */socket_server_addr.sin_family   = AF_INET;socket_server_addr.sin_port     = htons(SERVER_PORT);if (inet_aton(argv[1], &socket_server_addr.sin_addr) == 0){printf("invalid server ip\n");return -1;}memset(socket_server_addr.sin_zero, 0, 8);while (1){if (fgets(buf, sizeof(buf), stdin)){/*向服务器端发送数据报*/addr_len = sizeof(struct sockaddr);len = sendto(client_socket, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&socket_server_addr, addr_len);if (len <= 0){close(client_socket);return -1;}}}close(client_socket);return 0;
}