tcp/ip实现点对点通信（socket编程）

比眉伴天荒 2022-12-06 04:23 258阅读 0赞

# 我们日常的网络其实是由很多层来组成的，有硬件，有代码和一些约定好的通信协议组成还有我们使用的微信聊天，qq聊天等；其中分层主要有：OSI七层网络模型及TCP/IP的四层参考模型： #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_left]

# 各层的主要作用及常用协议有： #

> ###### (1)物理层：数据转换（把数字信号转为电信号）（arp，rarp） ######
> 
> ###### (2)数据链路层：保证数据的正确传输（校验） ######
> 
> ###### (3)网络层：寻找路由与确认主机（ip，icmp，igmp） ######
> 
> ###### (4)传输层：按照规定协议来收发数据（tcp/ip，udp） ######
> 
> ###### (5)会话层，表示层，应用层：这三层是自己通过socket编程，来设置客户端与主机间怎样去通信的网络编程的重点！！！ ######

# 下面是关于Linux下socket编程的一些函数： #

## 创建监听套接字函数： ##

//头文件
    #include <sys/types.h> 
    #include <sys/socket.h>
    
    //函数原型
    int socket(int domain, int type, int protocol);
    
    
    //函数介绍
    /**************************************************** 函数作用：创建一个套接字，用于通信（socket翻译为插座，意为在通信协议与进程间通过一个API后便能进行通信） 函数形参: domain:域(选择的通信协议) AF_INET/PF_INET： 网际协议，IPv4 AF_INET6/PF_INET6： 网际协议，IPv6 AF_UNIX/PF_UNIX： 本地协议，可写成AF_LOCAL/PF_LOCAL type：类型 SOCK_STREAM：流式套接字，对应TCP SOCK_DGRAM：数据报套接字，对应UDP protocol：协议（一般为0），因为主要的通信协议为tcp/ip或udp 函数返回值: 成功: 创建成功的套接字文件描述句柄 失败: -1 ***************************************************/

## 绑定套接字函数： ##

//头文件
    #include <sys/types.h> 
    #include <sys/socket.h>
    
    //函数原型
    int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                    socklen_t addrlen);
    
    
    //函数介绍
    /**************************************************** 函数作用：初始化默认端口及绑定套接字和地址 函数形参: sockfd:使用socket函数申请成功的套接字文件句柄 addr：初始化的端口及使用的协议和IP地址等（一般不使用struct sockaddr这个结构体，会使用struct sockaddr_in这个结构体） addrlen：addr的长度 函数返回值: 成功: 创建成功的套接字文件描述句柄 失败: -1 ***************************************************/

##### 绑定端口及IP一般只在服务器上绑定，因为服务器是需要给很多个客户端来连接的，因此客户端可以不绑定，然后系统会给客户端分配一个空闲的端口等，可以在一定程度上减轻系统压力 #####

> 由于struct sockaddr这个结构体是用于存放端口及IP等信息的结构体，但由于我们给它初始化时IP和端口及使用的协议都在sa\_family里面，过于麻烦于是大牛们想了一个办法：用一个内存大小和这个结构体一样的来替换它，就是struct sockaddr\_in这个结构体

struct sockaddr { 
                   sa_family_t sa_family;
                   char        sa_data[14];
               }
    
    //===================用于替换的结构体=========================
    特殊地址结构体 —— IPv4地址结构体：
    struct sockaddr_in
    { 
           u_short sin_family; // 地址族
           u_short sin_port; // 端口
           struct in_addr sin_addr; // IPV4地址
           char sin_zero[8];
    };
    
    struct in_addr
    { 
    in_addr_t s_addr; // 无符号32位网络地址
    };
     
    特殊地址结构体 —— IPv6地址结构体：
    struct sockaddr_in6
    { 
           u_short sin6_family;    // 地址族
           __be16 sin6_port;      // 端口
           __be32 sin6_flowinfo; // 流信息
    struct in6_addr sin6_addr; // IPv6地址
           __u32 sin6_scope_id;
    };
     
    特殊地址结构体 ——UNIX域地址结构体：
    struct sockaddr_un
    {            
           u_short sun_family; // 地址族
           char sun_path[108]; // 套接字文件路径
    };

## 监听连接请求函数： ##

//头文件
    #include <sys/types.h> 
    #include <sys/socket.h>
    
    //函数原型
    int listen(int sockfd, int backlog);
    
    
    //函数介绍
    /**************************************************** 函数作用：把sockfd套接字句柄由主动状态转为被动连接状态 函数形参: sockfd:使用socket函数申请成功的套接字文件句柄 backlog： 当正在处理accept时候有客户端链接， 就入队列，表示队列长度（一般设置为5即可） 函数返回值: 成功: 0 失败: -1 ***************************************************/

## 接受连接函数： ##

//头文件
    #include <sys/types.h> 
    #include <sys/socket.h>
    
    //函数原型
    int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
    
    //函数介绍
    /**************************************************** 函数作用：接收其他客户端的连接请求，如果没有连接将会阻塞等待 函数形参: sockfd:使用socket函数申请成功的套接字文件句柄 addr： 用于保存当前连接的客户端的IP，端口等信息 addrlen：addr这个结构体的大小（必须是一个变量的地址，不能使用sizeof（addr）！！！） 函数返回值: 成功: 返回当前连接的客户端的本地句柄 失败: -1 ***************************************************/

## 连接服务器函数： ##

//头文件
    #include <sys/types.h> 
    #include <sys/socket.h>
    
    //函数原型
    int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                       socklen_t addrlen);
    
    
    //函数介绍
    /**************************************************** 函数作用：接收其他客户端的连接请求，如果没有连接将会阻塞等待 函数形参: sockfd:使用socket函数申请成功的套接字文件句柄 addr： 包含被连接端的IP地址+端口号等 addrlen：addr这个结构体的大小（必须是一个变量的地址，不能使用sizeof（addr）！！！） 函数返回值: 成功: 返回当前连接的客户端的本地句柄 失败: -1 ***************************************************/

## 发送数据函数： ##

常见的发送数据函数有： send() , write()、 sendto()–>常用于udp通信，这里只讲send，一般为客户端给服务器发送数据

//头文件
    #include <sys/types.h> 
    #include <sys/socket.h>
    
    //函数原型
    ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
    
    
    //函数介绍
    /**************************************************** 函数作用：用于发送数据 函数形参: sockfd：已连接套接字 buf：即将被发送的数据 len：数据长度 flags：发送标志。 MSG_NOSIGNAL：当对端已关闭时，不产生SIGPIPE信号 MSG_OOB：发送紧急（带外）数据，只针对TCP连接 函数返回值: 成功: 返回成功发送的字节数 失败: -1 ***************************************************/

## 接收数据函数： ##

常见的发送数据函数有： recv(), read(), recvfrom()–》可接收发送方的IP+端口，这里只讲recvfrom，一般为客户端给服务器发送数据

### 下面直接上代码 ###

#### 服务器端代码： ####

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <string.h>
    #include <pthread.h>
    
    
    void *client_recv(void* arg);
    int main(int argc, char **argv)
    { 
    	if(argc < 2)
    	{ 
    		printf("Run: server port\n");
    		exit(1);
    	}
    	
    	//1.创建套接字
    	int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
     	if(sockfd < 0)
    	{ 
    		perror("socket error");
    		exit(1);
    	}
    
    	//2.绑定-地址， 端口
    	struct sockaddr_in my_addr;
    	memset(&my_addr, 0, sizeof(my_addr));
    	my_addr.sin_family=AF_INET;
    	my_addr.sin_port=htons( atoi(argv[1]) );//网络字节序
    	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//网络字节序--在任意ip上绑定
    	int ret  = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
    	if(ret < 0)
    	{ 
    		perror("bind error");
    		exit(1);
    	}
    
    	//3.监听--启动服务器
    	ret = listen(sockfd, 5);
    	if(ret < 0)
    	{ 
    		perror("listen error");
    		exit(1);
    	}
    	
    	//4.接受连接
    	//定义保存客户端地址的结构体
    	struct sockaddr_in clientaddr;
    	socklen_t len = sizeof(clientaddr);
    
    	//4.接受链接--没有客户端链接是处于阻塞状态
    	int  clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
    	if(clientfd < 0)
    	{ 
    		perror("accept error");
    	}
    	
    	//创建线程--用于接收客户端数据
    	pthread_t id = 0;
    	ret = pthread_create(&id, NULL, client_recv, (void*)&clientfd);//把与客户端通信用的套接字传递给线程
    	if(ret <0)
    	{ 
    		perror("create error");
    		exit(1);
    	}
    	
    	char buffer[128]={ 0};
    	while(1)
    	{ 
    		//给客户端发送数据
    		scanf("%s", buffer);
    		send(clientfd, buffer, strlen(buffer), 0);
    		//清空buffer
    		memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    	}
    }
    
    void *client_recv(void* arg)
    { 
    	//获取客户端套接字
    	int clientfd = *((int*)arg);
    	char buffer[128]={ 0};
    	while(1)
    	{ 
    		//接收数据
    		recv(clientfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
    		//输出
    		printf("%s\n", buffer);
    		//清空buffer
    		memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    	}
    	
    }

#### 客户端代码 ####

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <pthread.h>
    void *server_recv(void* arg);
    
    int main(int argc, char **argv)
    { 
    	if(argc < 3)
    	{ 
    		printf("Run: server ip port\n");
    		exit(1);
    	}
    	//1.创建套接字
    	int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
     	if(sockfd < 0)
    	{ 
    		perror("socket error");
    		exit(1);
    	}
    
    
    	//2. 链接服务器
    	struct sockaddr_in seraddr;
    	memset(&seraddr,0, sizeof(seraddr));
    	seraddr.sin_family = AF_INET;
    	seraddr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
    	seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr( argv[1] );//服务器地址转网络字节序32位
    
    	int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&seraddr, sizeof(seraddr));
    	if(ret < 0)
    	{ 
    		perror("connect error");
    		exit(1);
    	}
    	
    	//创建线程
    	//创建线程--用于接收服务端数据
    	pthread_t id = 0;
    	ret = pthread_create(&id, NULL, server_recv, (void*)&sockfd);//把与客户端通信用的套接字传递给线程
    	if(ret <0)
    	{ 
    		perror("create error");
    		exit(1);
    	}
    	
    	//主线程发送数据
    	char buffer[128]={ 0};
    	while(1)
    	{ 
    		//给客户端发送数据
    		scanf("%s", buffer);
    		send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);
    		//清空buffer
    		memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    	}
    }
    
    
    void *server_recv(void* arg)
    { 
    	//获取客户端套接字
    	int sockfd = *((int*)arg);
    	char buffer[128]={ 0};
    	while(1)
    	{ 
    		//接收数据
    		recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
    		//输出
    		printf("%s\n", buffer);
    		//清空buffer
    		memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    	}
    	
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rha2FzaGk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_left]: /images/20221123/bc915a62494d488d994246414cf253a1.png