socket网络编程，TCP/UDP设计

逃离我推掉我的手 2023-07-07 11:16 25阅读 0赞

linux中的网络编程通过Socket(套接字)实现，Socket是一种文件描述符。  
socket有三种类型:  
1、**流式套接字**(SOCK\_STREAM)：流式套接字提供可靠的、面向连接的通讯流，它使用TCP协议。TCP保证了数据传输的正确性和顺序性。  
2、**数据套接字**(SOCK\_DGRAM): 数据套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证可靠，无差错，它使用数据报协议UDP。  
3、**原始套接字**(SOCK\_RAW)：原始套接字允许使用IP协议，主要用于新的网络协议的测试等。  
**根据要求来使用套接字，比如对准确性要求比较高，对应的是TCP，准确性要求不高，但要求有实时性，应选UDP。**  
**在socket程序设计中，struct sockaddr\_in用于记录网络地址**  
![在这里插入图片描述][20200222214005473.png]  
struct in\_addr的结构  
![在这里插入图片描述][20200222214038779.png]  
**地址转换**：IP地址通常由数字加点(192.168.1.111)的形式表示，而在struct in\_addr中使用的IP地址是由32位的整数表示的，为了转换我们可以使用下面两个函数：  
int inet\_aton(const char \*cp, struct in\_addr \*inp)  
char \*inet\_ntoa(struct in\_addr in)  
inet\_aton函数是将a.b.c.d形式的IP转换为32位的IP，存储在inp指针里面，inet\_ntoa函数则相反。  
**字节序转换**：不同类型的CPU对变量的字节存储顺序可以不同，有的系统是高位在前，低位在后，而有的系统是低位在前，高位在后，而网络传输的数据顺序是统一的，所以当内部自己存储顺序和网络字节序(big endian)不同时，就一定要进行转换。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
**Socket编程要用到的函数**: **socket bind listen connnect accept send recv**  
1、int socket(int domain,int type, int protocol) 创建一个socket  
返回值: 非负描述符表示成功， -1表示出错。  
第一个参数指明了协议族/域，通常AF\_INET、AF\_INET6、AF\_LOCAL等；

第二个参数是套接口类型，主要SOCK\_STREAM、SOCK\_DGRAM、SOCK\_RAW；

第三个参数一般取为0。成功时，返回一个小的非负整数值，与文件描述符类似。

2、int bind(int sockfd,const struct sockaddr\* myaddr,socklen\_t addrlen) 绑定IP地址和端口号到socket  
返回值：0 成功， -1出错  
第一个参数是使用socket函数返回的描述符；

第二个参数指定了想要绑定的IP和端口号；

第三个参数是前面struct sockaddr（与sockaddr\_in等价）的长度。

3、int listen(int sockfd,int backlog) 设置服务器能处理的最大连接要求  
返回值： 0 成功 -1 出错  
第一个参数是使用socket函数返回的描述符；

第二个参数限定了客户端最大的连接数。

4、int connect(int sockfd,conststruct sockaddr \*addr, socklen\_t addrlen) 用于与服务器建立连接  
返回值： 0 成功 -1出错  
第一个参数是使用socket函数返回的描述符；

第二个参数是服务器地址；

第三个参数是socket地址的长度。

5、int accept(int sockfd, struct sockaddr \*addr, socklen\_t \*addrlen 用于等待来自客服端的socket连接请求  
返回值： 非负描述符 成功 -1出错  
第一个参数是使用socket函数返回的描述符；

第二个参数是客户端地址；

第三个参数是socket地址的长度。

6、ssize\_t send(int sockfd,constvoid \*buf, size\_t len,int flags) 用于发送数据  
返回值： >0 成功拷贝至发送缓冲区的字节数 -1出错  
第一个参数是使用socket函数返回的描述符，客户端；

第二个参数是要发送数据的缓存；

第三个参数是实际要发送的数据长度；

第四个参数一般设置为0。

7、ssize\_t recv(int sockfd,void \*buf, size\_t len,int flags) 接收数据  
返回值： >0 成功拷贝至发送缓冲区的字节数 -1出错  
第一个参数是使用socket函数返回的描述符，客户端；

第二个参数是指定缓冲区地址，用于存储接收的数据；

第三个参数是接收的数据长度；

第四个参数一般设置为0。

**TCP程序设计**  
服务器程序

1 #include <stdlib.h>
      2 #include <stdio.h>
      3 #include <string.h>
      4 #include <netdb.h>
      5 #include <sys/types.h>
      6 #include <sys/socket.h>
      7 #include <netinet/in.h>
      8 #include <sys/unistd.h>
      9 #include <fcntl.h>
     10 #define PORTNUMBER 3333
     11 
     12 int main(int argc, char **argv)
     13 {
        
     14     int sockfd,confd;
     15     char buf[1024];
     16     struct sockaddr_in server_addr;
     17     int n;
     18 
     19     if ((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1) {
          //创建套接字
     20         printf("can not create socket\n");
     21         exit(1);
     22     }
     23 
     24     memset(&buf,0,sizeof(buf));
     25     server_addr.sin_family = AF_INET;  //填充sockaddr结构体
     26     server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //将本机上的long数据转换为网络上的long数据
     27     server_addr.sin_port = htons(PORTNUMBER);  //将本机上的short数据转换为网络上的short数据
     28 
     29     if (bind(sockfd,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr)) ==     -1) {
          //将套接字绑定到IP地址
     30         printf("can not bind\n");
     31         exit(1);
     32     }
     33     if (listen(sockfd,5) < 0) {
          //设置客服端最大连接数
     34         printf("listen error\n");
     35         exit(1);
     36     }
     37     printf("=====waiting for client's request=====\n");
     38     while (1) {
        
     39         if ((confd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)NULL, NULL)) < 0) {
          //等待客户端建立连接
     40             printf("accept socket errot\n");
     41             continue;
     42         } 
     43         n = recv(confd,buf,1024,0);  //接收数据
     44         buf[n] = '\0';
     45         printf("receive msg from client %s\n",buf);
     46         close(confd);
     47     }
     48     close(sockfd);
     49     exit(0);
     50 }

客户端程序

1 #include <stdlib.h>
      2 #include <stdio.h>
      3 #include <string.h>
      4 #include <netdb.h>
      5 #include <sys/types.h>
      6 #include <sys/socket.h>
      7 #include <netinet/in.h>
      8 #include <sys/unistd.h>
      9 #include <fcntl.h>
     10 #define PORTNUMBER 3333
     11 
     12 int main(int argc, char **argv)
     13 {
        
     14     int sockfd,confd;
     15     char buf[1024];
     16     struct sockaddr_in server_addr;
     17 
     18     sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  //建立流式套接字
     19     if (sockfd < 0) {
        
     20         printf("can't create socket\n");
     21         exit(1);
     22     }
     23 
     24     memset(&buf,0,sizeof(buf));
     25     server_addr.sin_family = AF_INET;
     26     server_addr.sin_port = htons(PORTNUMBER);
     27     server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);  //将点数字形式的IP地址转换为网络地址形式
     28 //  inet_pton(AF_INET,argv[1],&server_addr.sin_addr);
     29     confd = connect(sockfd,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr));  //与服务器建立连接
     30     if (confd < 0) {
        
     31         printf("can't connect\n");
     32     }
     33     printf("please input char:\n");
     34     fgets(buf,1024,stdin);
     35     send(sockfd,buf,sizeof(buf),0);  //发送数据
     36     close(sockfd);
     37     exit(0);
     38 
     39 }

![在这里插入图片描述][20200223113649695.png]  
![在这里插入图片描述][20200223113704596.png]

**UDP程序设计**

服务器程序

1 #include <stdlib.h>
      2 #include <stdio.h>
      3 #include <string.h>
      4 #include <netdb.h>
      5 #include <sys/types.h>
      6 #include <sys/socket.h>
      7 #include <netinet/in.h>
      8 #include <sys/unistd.h>
      9 #include <fcntl.h>
     10 #define PORTNUMBER 3333  //设置端口号
     11 
     12 int main(int argc, char **argv)
     13 {
        
     14     int sockfd;
     15     char buf[1024];
     16     struct sockaddr_in server_addr;
     17     int n;
     18 
     19     if ((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)) == -1) {
          //设置数据套接字
     20         printf("can not create socket\n");
     21         exit(1);
     22     }
     23 
     24     memset(&buf,0,sizeof(buf));   
     25     server_addr.sin_family = AF_INET;    //填充sockaddr结构体的内容
     26     server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //将本机上的long数据转换为网络上的long数据
     27     server_addr.sin_port = htons(PORTNUMBER);   //将本机上的short数据转换为网络上的short数据
     28 
     29     if (bind(sockfd,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr)) ==     -1) {
          //将套接字绑定到IP地址
     30         printf("can not bind\n");
     31         exit(1);
     32     }
     33     printf("=====waiting for client's request=====\n");
     34     while (1) {
        
     35         n = read(sockfd,buf,1024);  //通过sockfd文件描述符直接读取数据
     36         buf[n] = '\0';
     37         printf("receive msg from client %s\n",buf);
     38     
     39     }
     40     close(sockfd);
     41     exit(0);
     42 }

客户端程序

运行效果  
![在这里插入图片描述][20200223111911807.png]  
![在这里插入图片描述][20200223111829371.png]

TCP和UDP程序设计的区别在于，TCP要建立连接而UDP不需要建立连接。  
**注意：程序必须运行在有网络的情况下，IP地址也要根据自己ficonfig后得到的IP地址来进行填写**

[20200222214005473.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200222214005473.png
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[20200223111911807.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200223111911807.png
[20200223111829371.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200223111829371.png