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Socket通信原理和实践
2022-07-07 08:14:00 【houxiaoni01】
课程学习:socket编程入门
Socket 编程详解
Socket学习网络基础准备
Linux C语言实现socket服务器和客户端
本文详细讲解了Socket通信原理和实践,文中通过示例代码介绍的非常详细。对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下。
文章目录
1、TCP/IP、UDP、Socket
对TCP/IP、UDP、Socket编程这些词你不会很陌生吧?随着网络技术的发展,这些词充斥着我们的耳朵。那么我想问:
- 什么是TCP/IP、UDP?
- Socket在哪里呢?
- Socket是什么呢?
- 你会使用它们吗?
1.1 什么是TCP/IP、UDP?
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)即传输控制协议/网间协议,是一个工业标准的协议集,它是为广域网(WANs)设计的。
UDP(User Data Protocol,用户数据报协议) 是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。
这里有一张图,表明了这些协议的关系。
TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层。现在你知道TCP/IP与UDP的关系了吧。
1.2 Socket在哪里呢?
在图1中,我们没有看到Socket的影子,那么它到底在哪里呢?还是用图来说话,一目了然。
原来Socket在这里。
1.3 Socket是什么呢?
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。在设计模式中,Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,对用户来说,一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议。
1.4 你会使用它们吗?
前人已经给我们做了好多的事了,网络间的通信也就简单了许多,但毕竟还是有挺多工作要做的。以前听到Socket编程,觉得它是比较高深的编程知识,但是只要弄清Socket编程的工作原理,神秘的面纱也就揭开了。
一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友,先拨号,朋友听到电话铃声后提起电话,这时你和你的朋友就建立起了连接,就可以讲话了。等交流结束,挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理,也许TCP/IP协议族就是诞生于生活中,这也不一定。
先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket,然后连接服务器(connect),如果连接成功,这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求,服务器端接收请求并处理请求,然后把回应数据发送给客户端,客户端读取数据,最后关闭连接,一次交互结束。
我们深谙信息交流的价值,那网络中进程之间如何通信,如我们每天打开浏览器浏览网页 时,浏览器的进程怎么与web服务器通信的?当你用QQ聊天时,QQ进程怎么与服务器或你好友所在的QQ进程通信?这些都得靠socket?那什么是 socket?socket的类型有哪些?还有socket的基本函数,这些都是本文想介绍的。
2、网络中进程之间如何通信?
本地的进程间通信(IPC)有很多种方式,但可以总结为下面4类:
- 消息传递(管道、FIFO、消息队列)
- 同步(互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量)
- 共享内存(匿名的和具名的)
- 远程过程调用(Solaris门和Sun RPC)
但这些都不是本文的主题!我们要讨论的是网络中进程之间如何通信?首要解决的问题是如何唯一标识一个进程,否则通信无从谈起!在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程,但是在网络中这是行不通的。其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题,网络层的“ip地址”
可以唯一标识网络中的主机,而 传输层的“协议+端口”
可以唯一标识主机中的应用程序(进程)。这样利用三元组(ip地址,协议,端口)就可以标识网络的进程了,网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。
使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口:UNIX BSD的套接字(socket)和UNIX System V的TLI(已经被淘汰),来实现网络进程之间的通信。就目前而言,几乎所有的应用程序都是采用socket,而现在又是网络时代,网络中进程通信是无处不在,这就是我为什么说“一切皆socket”。
3、什么是Socket?
上面我们已经知道网络中的进程是通过socket来通信的,那什么是socket呢?socket起源于Unix,而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”,都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。我的理解就是Socket就是该模式的一个实现,socket即是一种特殊的文件,一些socket函数就是对其进行的操作(读/写IO、打开、关闭),这些函数我们在后面进行介绍。
socket一词的起源
在组网领域的首次使用是在1970年2月12日发布的文献IETF RFC33中发现的,撰写者为Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf。根据美国计算机历史博物馆的记载,Croker写道:“命名空间的元素都可称为套接字接口。一个套接字接口构成一个连接的一端,而一个连接可完全由一对套接字接口规定。”计算机历史博物馆补充道:“这比BSD的套接字接口定义早了大约12年。”
4、socket的基本操作
既然socket是“open—write/read—close”模式的一种实现,那么socket就提供了这些操作对应的函数接口。下面以TCP为例,介绍几个基本的socket接口函数。
4.1、socket()函数
int socket(int domain, int type, int protocol);
socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字,而 socket()
用于创建一个socket描述符(socket descriptor),它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样,后续的操作都有用到它,把它作为参数,通过它来进行一些读写操作。
正如可以给fopen传入不同的参数值,以打开不同的文件。创建socket的时候,也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符,socket函数的三个参数分别为:
domain:即协议域,又称为协议族(family)。 常用的协议族有,
AF_INET
、AF_INET6
、AF_LOCAL
(或称AF_UNIX
,Unix域socket)、AF_ROUTE
等等。协议族决定了socket的地址类型,在通信中必须采用对应的地址,如AF_INET决定了要用ipv4地址(32位的)与端口号(16位的)的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。type:指定socket类型。 常用的socket类型有,
SOCK_STREAM
、SOCK_DGRAM
、SOCK_RAW
、SOCK_PACKET
、SOCK_SEQPACKET
等等(socket的类型有哪些?)。protocol:故名思意,就是指定协议。 常用的协议有,
IPPROTO_TCP
、IPPTOTO_UDP
、IPPROTO_SCTP
、IPPROTO_TIPC
等,它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议(这个协议我将会单独开篇讨论!)。
注意:并不是上面的type和protocol可以随意组合的,如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时,会自动选择type类型对应的默认协议。
当我们调用 socket
创建一个socket时,返回的socket描述字它存在于协议族(address family,AF_XXX)空间中,但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址,就必须调用 bind()
函数,否则就当调用 connect()
、listen()
时系统会自动随机分配一个端口。
4.2 bind()函数
正如上面所说bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
函数的三个参数分别为:
sockfd: 即socket描述字,它是通过socket()函数创建了,唯一标识一个socket。
bind()
函数就是将给这个描述字绑定一个名字。addr: 一个const struct sockaddr *指针,指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同,如:
//ipv4对应的是:
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family;
in_port_t sin_port;
struct in_addr sin_addr;
};
struct in_addr {
uint32_t s_addr;
};
//ipv6对应的是:
struct sockaddr_in6 {
sa_family_t sin6_family;
in_port_t sin6_port;
uint32_t sin6_flowinfo;
struct in6_addr sin6_addr;
uint32_t sin6_scope_id;
};
struct in6_addr {
unsigned char s6_addr[16];
};
//Unix域对应的是:
#define UNIX_PATH_MAX 108
struct sockaddr_un {
sa_family_t sun_family;
char sun_path[UNIX_PATH_MAX];
};
- addrlen:对应的是地址的长度。
通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址(如ip地址+端口号),用于提供服务,客户就可以通过它来接连服务器;而客户端就不用指定,有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用 bind()
,而客户端就不会调用,而是在 connect()
时由系统随机生成一个。
网络字节序与主机字节序
主机字节序
:就是我们平常说的大端和小端模式:不同的CPU有不同的字节序类型,这些字节序是指整数在内存中保存的顺序,这个叫做主机序。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下:
a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端,高位字节排放在内存的高地址端。
b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端,低位字节排放在内存的高地址端。网络字节序
:4个字节的32 bit值以下面的次序传输:(高字节------------------->-------------------低字节)首先是0~7bit,其次8~15bit,然后16~23bit,最后是24~31bit。这种传输次序称作大端字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序,因此它又称作网络字节序。 字节序,顾名思义字节的顺序,就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序,一个字节的数据没有顺序的问题了。所以
: 在将一个地址绑定到socket的时候,请先将主机字节序转换成为网络字节序,而不要假定主机字节序跟网络字节序一样使用的是Big-Endian。由于 这个问题曾引发过血案!公司项目代码中由于存在这个问题,导致了很多莫名其妙的问题,所以请谨记对主机字节序不要做任何假定,务必将其转化为网络字节序再 赋给socket。
需要注意的是struct in_addr中的s_addr
是一种uint32_t
类型的数据,而且在网络传输时,统一都是以大端序的网络字节序方式传输数据,而我们通常习惯的IP地址格式是点分十进制,例如:“219.228.148.169”,这个时候就会调用以下函数进行转化,将IP地址转化为32位的整数形数据,同时进行网络字节转换:
in_addr_t inet_addr (const char *__cp) __THROW;
//或者
int inet_aton (const char *__cp, struct in_addr *__inp) __THROW; //windows无此函数
如果单纯要进行网络字节序地址的转换,可以采用如下函数:
/*Functions to convert between host and network byte order. Please note that these functions normally take `unsigned long int' or `unsigned short int' values as arguments and also return them. But this was a short-sighted decision since on different systems the types may have different representations but the values are always the same. */
// h代表主机字节序
// n代表网络字节序
// s代表short(4字节)
// l代表long(8字节)
extern uint32_t ntohl (uint32_t __netlong) __THROW __attribute__ ((__const__));
extern uint16_t ntohs (uint16_t __netshort) __THROW __attribute__ ((__const__));
extern uint32_t htonl (uint32_t __hostlong) __THROW __attribute__ ((__const__));
extern uint16_t htons (uint16_t __hostshort)__THROW __attribute__ ((__const__));
4.3 listen()、connect()函数
如果作为一个服务器,在调用 socket()
、bind()
之后就会调用 listen()
来监听这个socket,如果客户端这时调用 connect()
发出连接请求,服务器端就会接收到这个请求。
int listen(int sockfd, int backlog);
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字,第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的,listen函数将socket变为被动类型的,等待客户的连接请求。
connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字,第二参数为服务器的socket地址,第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。
4.4 accept()函数
TCP服务器端依次调用 socket()
、bind()
、listen()
之后,就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用 socket()
、connect()
之后就向TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后,就会调用 accept()
函数取接收请求,这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了,即类同于普通文件的读写I/O操作。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字,第二个参数为指向struct sockaddr *的指针,用于返回客户端的协议地址,第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功,那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字,代表与返回客户的TCP连接。
注意: accept的第一个参数为服务器的socket描述字,是服务器开始调用socket()函数生成的,称为 监听socket描述字
;而accept函数返回的是 已连接的socket描述字
。一个服务器通常仅仅只创建一个监听socket描述字,它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字,当服务器完成了对某个客户的服务,相应的已连接socket描述字就被关闭。【监听socket类似一个酒店中的迎宾,当把客人接到之后交给酒店内部其他的服务生之后,他的工作就完成了。而accept生成的新的套接字就是这个酒店内部的服务生,后续通信的整个过程就是这个套接字在做,类似这个服务生会一直为来的客人进行服务】
4.5 read()、write()等函数
万事具备只欠东风,至此服务器与客户已经建立好连接了。可以调用网络I/O进行读写操作了,即实现了网咯中不同进程之间的通信!网络I/O操作有下面几组:
- read()/write()
- recv()/send()
- readv()/writev()
recvmsg()/sendmsg()
- recvfrom()/sendto()
我推荐使用recvmsg()/sendmsg()
函数,这两个函数是最通用的I/O函数,实际上可以把上面的其它函数都替换成这两个函数。它们的声明如下:
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
read函数是负责从fd中读取内容。当读成功时,read返回实际所读的字节数,如果返回的值是0表示已经读到文件的结束了,小于0表示出现了错误。如果错误为EINTR说明读是由中断引起的,如果是ECONNREST表示网络连接出了问题。
write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd。成功时返回写的字节数,失败时返回-1,并设置errno变量。在网络程序中,当我们向套接字文件描述符写时有两种可能。
- 1)write的返回值大于0,表示写了部分或者是全部的数据。
- 2)返回的值小于0,此时出现了错误。我们要根据错误类型来处理。
如果错误为EINTR表示在写的时候出现了中断错误。如果为EPIPE表示网络连接出现了问题(对方已经关闭了连接)。
其它的我就不一一介绍这几对I/O函数了,具体参见man文档或者baidu、Google,下面的例子中将使用到send/recv。
4.6 close()函数
在服务器与客户端建立连接之后,会进行一些读写操作,完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字,好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。
#include <unistd.h>
int close(int fd);
close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为已关闭,然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用,也就是说不能再作为read或write的第一个参数。
注意:close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1,只有当引用计数为0的时候,才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。
5、socket中TCP的三次握手建立连接详解
我们知道tcp建立连接要进行“三次握手”,即交换三个分组。大致流程如下:
- 客户端向服务器发送一个SYN J
- 服务器向客户端响应一个SYN K,并对SYN J进行确认ACK J+1
- 客户端再向服务器发一个确认ACK K+1
只有就完了三次握手,但是这个三次握手发生在socket的那几个函数中呢?请看下图:
从图中可以看出,当客户端调用connect
时,触发了连接请求,向服务器发送了SYN J包,这时connect进入阻塞状态;服务器监听到连接请求,即收到SYN J包,调用accept
函数接收请求向客户端发送SYN K ,ACK J+1,这时accept进入阻塞状态;客户端收到服务器的SYN K ,ACK J+1之后,这时connect返回,并对SYN K进行确认;服务器收到ACK K+1时,accept返回,至此三次握手完毕,连接建立。
总结:客户端的connect在三次握手的第二次返回,而服务器端的accept在三次握手的第三次返回。
6、socket中TCP的四次握手释放连接详解
上面介绍了socket中TCP的三次握手建立过程,及其涉及的socket函数。现在我们介绍socket中的四次握手释放连接的过程,请看下图:
图示过程如下:
- 某个应用进程首先调用
close
主动关闭连接,这时TCP发送一个FIN M; - 另一端接收到FIN M之后,执行被动关闭,对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程,因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据;
- 一段时间之后,接收到文件结束符的应用进程调用
close
关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N; - 接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。
这样每个方向上都有一个FIN和ACK。
7、流程及实现
7.1 TCP
基于TCP(面向连接)的socket编程,分为客户端和服务器端。
客户端的流程如下:
(1)创建套接字(socket)
(2)向服务器发出连接请求(connect)
(3)和服务器端进行通信(send/recv)
(4)关闭套接字
服务器端的流程如下:
(1)创建套接字(socket)
(2)将套接字绑定到一个本地地址和端口上(bind)
(3)将套接字设为监听模式,准备接收客户端请求(listen)
(4)等待客户请求到来;当请求到来后,接受连接请求,返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept)
(5)用返回的套接字和客户端进行通信(send/recv)
(6)返回,等待另一个客户请求。
(7)关闭套接字。
服务器端:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#define MAXLINE 4096
int main(int argc, char** argv)
{
int listenfd, connfd;
struct sockaddr_in servaddr;
char buff[4096];
int n;
if( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1 ){
printf("create socket error: %s(errno: %d)/n",strerror(errno),errno);
exit(0);
}
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(6666);
if( bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1){
printf("bind socket error: %s(errno: %d)/n",strerror(errno),errno);
exit(0);
}
if( listen(listenfd, 10) == -1){
printf("listen socket error: %s(errno: %d)/n",strerror(errno),errno);
exit(0);
}
printf("======waiting for client's request======/n");
while(1){
if( (connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)NULL, NULL)) == -1){
printf("accept socket error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno);
continue;
}
n = recv(connfd, buff, MAXLINE, 0);
buff[n] = '/0';
printf("recv msg from client: %s/n", buff);
close(connfd);
}
close(listenfd);
}
客户端:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#define MAXLINE 4096
int main(int argc, char** argv)
{
int sockfd, n;
char recvline[4096], sendline[4096];
struct sockaddr_in servaddr;
if( argc != 2){
printf("usage: ./client <ipaddress>/n");
exit(0);
}
if( (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){
printf("create socket error: %s(errno: %d)/n", strerror(errno),errno);
exit(0);
}
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(6666);
if( inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0){
printf("inet_pton error for %s/n",argv[1]);
exit(0);
}
if( connect(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){
printf("connect error: %s(errno: %d)/n",strerror(errno),errno);
exit(0);
}
printf("send msg to server: /n");
fgets(sendline, 4096, stdin);
if( send(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0) < 0)
{
printf("send msg error: %s(errno: %d)/n", strerror(errno), errno);
exit(0);
}
close(sockfd);
exit(0);
}
7.2 UDP
UDP协议则是一种无连接的,不可靠的数据报(SOCK_DGRAM)传输服务。使用UDP套接口不用建立连接,服务端在调用socket()生成一个套接字并调用bind()绑定端口后就可以进行通信(recvfrom函数和sendto函数)了;客户端在用socket()生成一个套接字后就可以向服务端地址发送和接收数据了。
此处需要特别注意:TCP使用的是流套接字(SOCK_STREAM),UDP使用的是数据报套接字(SOCK_DGRAM)。
服务器端:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<netdb.h>
#include<stdarg.h>
#include<string.h>
#define SERVER_PORT 8000
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int main()
{
/* 创建UDP套接口 */
struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
/* 创建socket */
int server_socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(server_socket_fd == -1)
{
perror("Create Socket Failed:");
exit(1);
}
/* 绑定套接口 */
if(-1 == (bind(server_socket_fd,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr))))
{
perror("Server Bind Failed:");
exit(1);
}
/* 数据传输 */
while(1)
{
/* 定义一个地址,用于捕获客户端地址 */
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addr_length = sizeof(client_addr);
/* 接收数据 */
char buffer[BUFFER_SIZE];
bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
if(recvfrom(server_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE,0,(struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_length) == -1)
{
perror("Receive Data Failed:");
exit(1);
}
/* 从buffer中拷贝出file_name */
char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];
bzero(file_name,FILE_NAME_MAX_SIZE+1);
strncpy(file_name, buffer, strlen(buffer)>FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(buffer));
printf("%s", file_name);
}
close(server_socket_fd);
return 0;
}
客户端:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<netdb.h>
#include<stdarg.h>
#include<string.h>
#define SERVER_PORT 8000
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int main()
{
/* 服务端地址 */
struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
/* 创建socket */
int client_socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(client_socket_fd < 0)
{
perror("Create Socket Failed:");
exit(1);
}
/* 输入文件名到缓冲区 */
char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];
bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1);
printf("Please Input File Name On Server: ");
scanf("%s", file_name);
char buffer[BUFFER_SIZE];
bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
strncpy(buffer, file_name, strlen(file_name)>BUFFER_SIZE?BUFFER_SIZE:strlen(file_name));
/* 发送文件名 */
if(sendto(client_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE,0,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr)) < 0)
{
perror("Send File Name Failed:");
exit(1);
}
close(client_socket_fd);
return 0;
}
7.3 下面给出实现的一个实例
首先,先给出实现的截图
服务器端代码如下:
#include "InitSock.h"
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;
CInitSock initSock; // 初始化Winsock库
int main()
{
// 创建套节字
SOCKET sListen = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
//用来指定套接字使用的地址格式,通常使用AF_INET
//指定套接字的类型,若是SOCK_DGRAM,则用的是udp不可靠传输
//配合type参数使用,指定使用的协议类型(当指定套接字类型后,可以设置为0,因为默认为UDP或TCP)
if(sListen == INVALID_SOCKET)
{
printf("Failed socket() \n");
return 0;
}
// 填充sockaddr_in结构 ,是个结构体
/* struct sockaddr_in { short sin_family; //地址族(指定地址格式) ,设为AF_INET u_short sin_port; //端口号 struct in_addr sin_addr; //IP地址 char sin_zero[8]; //空子节,设为空 } */
sockaddr_in sin;
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_port = htons(4567); //1024 ~ 49151:普通用户注册的端口号
sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
// 绑定这个套节字到一个本地地址
if(::bind(sListen, (LPSOCKADDR)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)
{
printf("Failed bind() \n");
return 0;
}
// 进入监听模式
//2指的是,监听队列中允许保持的尚未处理的最大连接数
if(::listen(sListen, 2) == SOCKET_ERROR)
{
printf("Failed listen() \n");
return 0;
}
// 循环接受客户的连接请求
sockaddr_in remoteAddr;
int nAddrLen = sizeof(remoteAddr);
SOCKET sClient = 0;
char szText[] = " TCP Server Demo! \r\n";
while(sClient==0)
{
// 接受一个新连接
//((SOCKADDR*)&remoteAddr)一个指向sockaddr_in结构的指针,用于获取对方地址
sClient = ::accept(sListen, (SOCKADDR*)&remoteAddr, &nAddrLen);
if(sClient == INVALID_SOCKET)
{
printf("Failed accept()");
}
printf("接受到一个连接:%s \r\n", inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr));
continue ;
}
while(TRUE)
{
// 向客户端发送数据
gets(szText) ;
::send(sClient, szText, strlen(szText), 0);
// 从客户端接收数据
char buff[256] ;
int nRecv = ::recv(sClient, buff, 256, 0);
if(nRecv > 0)
{
buff[nRecv] = '\0';
printf(" 接收到数据:%s\n", buff);
}
}
// 关闭同客户端的连接
::closesocket(sClient);
// 关闭监听套节字
::closesocket(sListen);
return 0;
}
客户端代码:
#include "InitSock.h"
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;
CInitSock initSock; // 初始化Winsock库
int main()
{
// 创建套节字
SOCKET s = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if(s == INVALID_SOCKET)
{
printf(" Failed socket() \n");
return 0;
}
// 也可以在这里调用bind函数绑定一个本地地址
// 否则系统将会自动安排
// 填写远程地址信息
sockaddr_in servAddr;
servAddr.sin_family = AF_INET;
servAddr.sin_port = htons(4567);
// 注意,这里要填写服务器程序(TCPServer程序)所在机器的IP地址
// 如果你的计算机没有联网,直接使用127.0.0.1即可
servAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
if(::connect(s, (sockaddr*)&servAddr, sizeof(servAddr)) == -1)
{
printf(" Failed connect() \n");
return 0;
}
char buff[256];
char szText[256] ;
while(TRUE)
{
//从服务器端接收数据
int nRecv = ::recv(s, buff, 256, 0);
if(nRecv > 0)
{
buff[nRecv] = '\0';
printf("接收到数据:%s\n", buff);
}
// 向服务器端发送数据
gets(szText) ;
szText[255] = '\0';
::send(s, szText, strlen(szText), 0) ;
}
// 关闭套节字
::closesocket(s);
return 0;
}
封装的InitSock.h
#include <winsock2.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "WS2_32") // 链接到WS2_32.lib
class CInitSock
{
public:
CInitSock(BYTE minorVer = 2, BYTE majorVer = 2)
{
// 初始化WS2_32.dll
WSADATA wsaData;
WORD sockVersion = MAKEWORD(minorVer, majorVer);
if(::WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)
{
exit(0);
}
}
~CInitSock()
{
::WSACleanup();
}
};
到此这篇关于Socket通信原理和实践的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。
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