理解网络编程和套接字

浅浅的花香味﹌ 2022-05-25 20:10 216阅读 0赞

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# 理解网络编程和套接字 #

## 理解网络编程和套接字 ##

### 例子：构建接电话套接字： ###

服务器端创建的套接字又称为服务器端套接字或监听套接字。

\-调用socket函数（安装电话机）时进行的对话

![70][]

\-调用bind函数（分配电话号码）时进行的对话

![70 1][]

\-调用listen函数（连接电话线）时进行的对话

![70 2][]

\-调用accept（拿起话筒）时进行的对话

![70 3][]

参数说明：

sockfd是由socket函数返回的套接字描述符，参数addr和addrlen用来返回已连接的对端进程（客户端）的协议地址。如果我们对客户端的协议地址不感兴趣，可以把addr和addrlen均置为空指针

接受连接请求的套接字创建过程可整理如下：

\-调用socket函数创建套接字

\-调用bind函数分配IP地址和端口号

\-调用listen函数转为可接受请求状态

\-调用accept函数受理连接请求

编写"Hello,world!"服务器端

#include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<string.h>
    #include<unistd.h>
    #include<arpa/inet.h>
    #include<sys/socket.h>
    void error_handling(char *message)
    {
        fputs(message,stderr);
        fputc('\n',stderr);
        exit(1);
    }
    
    int main(int argc,char *argv[])
    {
        int serv_sock;
        int clnt_sock;
    
        struct sockaddr_in serv_addr;
        struct sockaddr_in clnt_addr;
        socklen_t clnt_addr_size;
    
        char message[] = "Hello,world!";
    
        if(argc != 2)
        {
    	printf("Usage : %s <port> \n",argv[0]);
        	exit(1);
        }
    
        serv_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);				//调用socket函数创建套接字，serv_sock套接字文件描述符
        if (serv_sock == -1)
    	error_handling("socket() error ");
    
        memset(&serv_addr,0,sizeof(serv_addr));				//初始化，使所有字节为0
        serv_addr.sin_family = AF_INET;                                     //IPv4网络协议使用的地址族是AF_INET
        serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);			//自动获取服务器端IP地址
        serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));				//根据命令行参数初始化端口号
    	
        //分配地址信息给套接字
        if (bind(serv_sock,(struct sockaddr*) &serv_addr,sizeof(serv_addr)) == -1)
        	error_handling("bind() error");
    
        if(listen(serv_sock,5) == -1)				//调用listen函数将套接字转为可接受连接状态
    	error_handling("listen() error");
    
        clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
        clnt_sock = accept(serv_sock,(struct sockaddr*) &clnt_addr,&clnt_addr_size);    //调用accept函数受理连接请求
        /* 如果accept成功,返回值是由内核生成的一个全新描述符,代表与客户端的TCP连接 */
    	
    	
        if (clnt_sock == -1)
    	error_handling("accept() error");
    
        write(clnt_sock,message,sizeof(message));		//使用write函数传输数据
        close(clnt_sock);
        close(serv_sock);
    
        return 0;
    }

例子：构建打电话套接字：

接下来介绍的套接字是用于请求连接的客户端套接字。

客户端程序只有“调用socket函数创建套接字” 和 “调用connect函数向服务器端发送连接请求”两个步骤，因此比服务器端简单。

打电话(请求连接)的函数,因为其调用的是客户端套接字。

![70 4][]

客户端程序只有“调用socket函数创建套接字” 和 “调用connect函数向服务器端发送连接请求” 两个步骤。

下面给出客户端，查看以下两项内容：

第一：调用socket函数和connect函数

第二：与服务器端共同运行以收发字符串数据

#include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<string.h>
    #include<unistd.h>
    #include<arpa/inet.h>
    #include<sys/socket.h>
    void error_handling(char *message);
    
    int main(int argc,char* argv[])
    {
    	int sock;
    	struct sockaddr_in serv_addr;
    	char message[30];
    
    	if (argc != 3)
    	{
    		printf("Usage : %s <IP> <port>\n",argv[0]);
    		exit(1);
    	}
    
    	sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    	if (sock == -1)
    		error_handling("socket() error");
    
    	memset(&serv_addr,0,sizeof(serv_addr));
    	serv_addr.sin_family = AF_INET;					//IPv4使用的地址族是AF_INET
    	serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);			//32位IP地址信息
    	serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));			//端口号
    
    	//向服务器端发送连接请求
    	if (connect(sock,(struct sockaddr*) &serv_addr,sizeof(serv_addr)) == -1)	
    		error_handling("connect() error");
    
    	int str_len = read(sock,message,sizeof(message)-1);		//从服务端读取数据
    	if (str_len == -1)
    		error_handling("read() error!");
    
    	printf("Message from server : %s \n",message);
    	
    	close(sock);
    	return 0;
    }
    
    void error_handling(char *message)
    {
    	fputs(message,stderr);
    	fputc('\n',stderr);
    	exit(1);
    }

### 在Linux平台下运行： ###

服务器端：

![70 5][]

9190是端口号。

客户端：

![70 6][]

127.0.0.1是服务器端所在计算机的IP地址。9190是端口号。

## 基于Linux的文件操作 ##

打开文件-open函数：

![70 7][]

关闭文件-close函数：

![70 8][]

将数据写入文件-write函数：

![70 9][]

//补充：此函数定义中,size\_t是通过typedef声明的unsigned int类型。对ssize\_t相对与size\_t前面多了个s代表signed，即ssize\_t是通过typedef声明的signed int类型。

将数据读到缓存-read函数:

![70 10][]

# 套接字类型与协议设置 #

### 创建套接字：    ###

![70 11][]

### 协议族： ###

![70 12][]

### 套接字类型： ###

#### 面向连接的套接字：SOCK\_STREAM（流） ####

特征：

![70 13][]

收发数据的套接字内部有缓冲，字节数组。通过套接字传输的数据将保存到该数组。收到数据并不意味着马上调用read函数。只要不超过数组容量，则有可能在数据填充满缓冲后通过1次read函数调用读取全部，也有可能分成多次read调用读取。

面向连接的套接字不存在数据边界。

面向连接的套接字连接必须一一对应。

#### 面向消息的套接字：SOCK\_DGRAM ####

![70 14][]

面向消息的套接字不存在连接的概念。

### 协议的最终选择：       ###

前两个参数决定数据的传输方式。但协议可能不同。第三个参数具体制定协议信息。

例如：

int tcp_socket = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);

PF\_INET是指Ipv4协议。SOCK\_STREAM面向连接。满足这两个条件的协议只有IPPROTO\_TCP,这种套接字成为TCP套接字。

int udp_socket = socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP);

SOCK\_DGRAM是指面向消息的数据传输方式。此套接字称为UDP套接字。

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[70 2]: /images/20220526/d7370b150456469e90a44e2a712a71e8.png
[70 3]: /images/20220526/ccf5720e81094ec38ffb882b4b06ebb2.png
[70 4]: /images/20220526/dedf012ac23644a3acfec95ac65c59ab.png
[70 5]: /images/20220526/d5cd29375c0a4d79bee0d2761d25f749.png
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[70 8]: /images/20220526/107d2feeb244408cbae61264b5cc98ed.png
[70 9]: /images/20220526/f2c319e0591b4d059c1a6328bf6aa7ec.png
[70 10]: /images/20220526/d7ecd6a661c14d5d822da4220276f4e8.png
[70 11]: /images/20220526/80d0b62658694972890abdcb5c3443d3.png
[70 12]: /images/20220526/46cfd037be7f494892279bc65b6204bb.png
[70 13]: /images/20220526/01422b943a994f8b9a475f62c2ab4ad5.png
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