C 网络编程

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2024-04-17 19:22 47阅读 0赞

#### `一、套接字` ####

> 套接字：源IP地址和目的IP地址以及源端口号和目的端口号的组合称为套接字。其用于标识客户端请求的服务器和服务。  
>   
> 常用的TCP/IP协议的3种套接字类型如下所示:
> 
>  *  流套接字（SOCK\_STREAM）：  
>     流套接字用于提供面向连接、可靠的数据传输服务。该服务将保证数据能够实现无差错、无重复发送，并按顺序接收。流套接字之所以能够实现可靠的数据服务，原因在于其使用了传输控制协议，即`TCP（The Transmission ControlProtocol）协议。`
>  *  数据报套接字（SOCK\_DGRAM）：  
>     数据报套接字提供了一种无连接的服务。该服务并不能保证数据传输的可靠性，数据有可能在传输过程中丢失或出现数据重复，且无法保证顺序地接收到数据。数据报套接字使用`UDP（User Datagram Protocol）协议进行数据的传输。`由于数据报套接字不能保证数据传输的可靠性，对于有可能出现的数据丢失情况，需要在程序中做相应的处理。
>  *  原始套接字（SOCK\_RAW）：  
>     原始套接字(SOCKET\_RAW)允许对较低层次的协议直接访问，比如IP、 ICMP协议，它常用于检验新的协议实现，或者访问现有服务中配置的新设备，因为RAW SOCKET可以自如地控制Windows下的多种协议，能够对网络底层的传输机制进行控制，所以可以应用原始套接字来操纵网络层和传输层应用。比如，我们可以通过RAW SOCKET来接收发向本机的ICMP、IGMP协议包，或者接收TCP/IP栈不能够处理的IP包，也可以用来发送一些自定包头或自定协议的IP包。网络监听技术很大程度上依赖于SOCKET\_RAW。

#### `二、相关函数、结构体` ####

2.1 套接字函数

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">套接字函数</th> 
   <th align="left">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Linux:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int socket(int af, int type, int protocol);<br><code>Windows:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;SOCKET socket(int af, int type, int protocol);<br></td> 
   <td align="left">创建套接字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Linux:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int bind(int sock, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);<br><code>Windows:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int bind(SOCKET sock, const struct sockaddr *addr, int addrlen);</td> 
   <td align="left">绑定套接字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Linux:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int listen(int sockfd, int backlog);<br><code>Windows:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int listen(SOCKET sock, int backlog);</td> 
   <td align="left">进入监听状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Linux:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int accept(int sockfd, struct sockaddr *client_addr, socklen_t *len);<br><code>Windows:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;SOCKET accept(SOCKET sock, struct sockaddr *addr, int *addrlen);</td> 
   <td align="left">等待客户端连接</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Linux:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int connect(int sock_fd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen);<br><code>Windows:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int connect(SOCKET sock, const struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);</td> 
   <td align="left">客户端连接服务器</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

2.2 接受、发送函数

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">函数</th> 
   <th align="left">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Linux:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);<br><code>Windows:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int send(SOCKET sock, const char *buf, int len, int flags);</td> 
   <td align="left">发送数据</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Linux:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);<br><code>Windows:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int recv(SOCKET sock, char *buf, int len, int flags);</td> 
   <td align="left">读取数据</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

2.3 相关结构体

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">结构体</th> 
   <th align="left">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Linux:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;struct sockaddr_in<br><code>Windows:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;SOCKADDR_IN</td> 
   <td align="left">设置IP地址，端口等信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>Linux:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;struct sockaddr<br><code>Windows:</code><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;SOCKET</td> 
   <td align="left">设置IP地址，端口等信息</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

2.4 IP、端口函数

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">函数</th> 
   <th align="left">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>*</code>int inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr);</td> 
   <td align="left">将IP地址在“点分十进制”和“二进制整数”之间转换。而且,能够处理ipv4和ipv6</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><code>*</code>const char * inet_ntop(int family, const void *addrptr, char *strptr, size_t len);</td> 
   <td align="left">将数值格式转化为点分十进制的ip地址格式。而且,能够处理ipv4和ipv6</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">u_short htons(u_short hostshort);</td> 
   <td align="left">将一个无符号短整型的主机数值转换为网络字节顺序，即大尾顺序(big-endian)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ntohs()：</td> 
   <td align="left">network to host short，将short类型数据从网络字节序转换为主机字节序。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">htonl()：</td> 
   <td align="left">host to network long，将long类型数据从主机字节序转换为网络字节序。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ntohl()：</td> 
   <td align="left">network to host long，将long类型数据从网络字节序转换为主机字节序。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### `三、Windows示列` ####

**服务端代码**

#include <stdio.h>
    #include <WinSock2.h>
    #pragma comment (lib, "ws2_32.lib")  //加载 ws2_32.lib
    #define BUF_SIZE 100
    
    int main() {
        
        //
        WSADATA wsaData;
        WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
    
        // 创建套接字
        SOCKET serverSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
        // 绑定套接字
        SOCKADDR_IN sockAddr;
        memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr));
        sockAddr.sin_family = PF_INET;
        sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
        sockAddr.sin_port = htons(9080);
        bind(serverSock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR));
    
        // 进入监听状态
        listen(serverSock, 20);
    
        // 接受客户端请求
        SOCKADDR cltAddr;
        int nSize = sizeof(cltAddr);
        char buffer[BUF_SIZE] = {
        0};
        while(1) {
        
            // 阻塞直到客户端发来消息
            SOCKET clientSock = accept(serverSock, (SOCKADDR*)&cltAddr, &nSize);
    
            // 接受客户端消息
            int strLen = recv(clientSock, buffer, BUF_SIZE, 0);
            printf("Message form client: %s\n", buffer);
    
            // 给客户端回复消息
            printf("Input a string: \n");
            gets_s(buffer, BUF_SIZE);
            send(clientSock, buffer, strLen, 0);
    
            // 关闭套接字
            closesocket(clientSock);
            // 重置缓冲区
            memset(buffer, 0, BUF_SIZE);
        }
    
        // 关闭套接字
        closesocket(serverSock);
        // 终止DLL使用
        WSACleanup();
    }

**客户端代码**

#include <stdio.h>
    #include <WinSock2.h>
    #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")  //加载 ws2_32.lib
    
    #define BUF_SIZE 100
    
    int main(){
        
        //初始化DLL
        WSADATA wsaData;
        WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    
        // 创建套接字
        SOCKADDR_IN sockAddr;
        memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr));
        sockAddr.sin_family = PF_INET;
        sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
        sockAddr.sin_port = htons(9080);
    
        char bufSend[BUF_SIZE] = {
        0};
        char bufRecv[BUF_SIZE] = {
        0};
    
        while (1) {
        
            // 创建套接字
            SOCKET sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
            // 连接服务器
            connect(sock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR));
    
            // 获取用户输入的字符串并发送给服务器
            printf("Input a string:");
            gets_s(bufSend, sizeof(bufSend));
            send(sock, bufSend, BUF_SIZE, 0);
    
            // 接受服务器传回来的消息
            recv(sock, bufRecv, BUF_SIZE, 0);
            printf("Message form server: %s\n", bufRecv);
    
            // 重置缓冲区
            memset(bufSend, 0, BUF_SIZE);
            memset(bufRecv, 0, BUF_SIZE);
    
            // 关闭套接字
            closesocket(sock);
        }
    
        // 终止DLL使用
        WSACleanup();
    
        return 0;
    }

#### `四、Linux示列` ####

**服务端**

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    
    
    #define BUF_SIZE 100
    
    int main() {
        
        // 创建套接字
        int  serverSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
        // 绑定套接字
        struct sockaddr_in sockAddr;
        memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr));
        sockAddr.sin_family = PF_INET;
        sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
        sockAddr.sin_port = htons(9080);
        bind(serverSock, (struct sockaddr*)&sockAddr, sizeof(sockAddr));
    
        // 进入监听状态
        listen(serverSock, 20);
    
        // 接受客户端请求
        struct sockaddr cltAddr;
        socklen_t nSize = sizeof(cltAddr);
        char buffer[BUF_SIZE] = {
        0};
        while(1) {
        
            // 阻塞直到客户端发来消息
            int clientSock = accept(serverSock, (struct sockaddr*)&cltAddr, &nSize);
    
            // 接受客户端消息
            int strLen = read(clientSock, buffer, BUF_SIZE);
            printf("Message form client: %s\n", buffer);
    
            // 给客户端回复消息
            printf("Input a string: \n");
            fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
            write(clientSock, buffer, strLen);
    
            // 关闭套接字
            close(clientSock);
            // 重置缓冲区
            memset(buffer, 0, BUF_SIZE);
        }
    
        // 关闭套接字
        close(serverSock);
    }

**客户端**

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    
    #define BUF_SIZE 100
    
    int main(){
        
        // 创建套接字
        struct sockaddr_in sockAddr;
        memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr));
        sockAddr.sin_family = AF_INET;
        sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
        sockAddr.sin_port = htons(9080);
    
        char bufSend[BUF_SIZE] = {
        0};
        char bufRecv[BUF_SIZE] = {
        0};
    
        while (1) {
        
            // 创建套接字
            int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
            // 连接服务器
            connect(sock, (struct sockaddr*)&sockAddr, sizeof(sockAddr));
    
            // 获取用户输入的字符串并发送给服务器
            printf("Input a string:");
            fgets(bufSend, sizeof(bufSend), stdin);
            send(sock, bufSend, BUF_SIZE, 0);
    
            // 接受服务器传回来的消息
            recv(sock, bufRecv, BUF_SIZE, 0);
            printf("Message form server: %s\n", bufRecv);
    
            // 重置缓冲区
            memset(bufSend, 0, BUF_SIZE);
            memset(bufRecv, 0, BUF_SIZE);
    
            // 关闭套接字
            close(sock);
        }
    
        return 0;
    }