TCP网络编程

TCP网络编程示意总图

网络编程相关API

创建套接字——socket()

int socket(int domain, int type, int protocol);

• 头文件
  #include
  #include
• domain

Name	Purpose	Man page
AF_INET	IPv4 Internet protocols	ip(7)
AF_INET6	IPv6 Internet protocols	ipv6(7)
AF_UNIX / AF_LOCAL	Local communication	unix(7)

• type

Name	Purpose
SOCK_STREAM	流式套接字，唯一对应着TCP
SOCK_DGRAM	数据报套接字，唯一对应着UDP
SOCK_RAW	原始套接字

• protocol
  一般填0，原始套接字编程时需要填充

• 返回值
  成功时，将返回新套接字的文件描述符。
  错误返回错误-1，并设置errno。

绑定本机地址和端口——bind()

int bind(int sockfd, const struct sockaddr addr, socklen_t addrlen);

• 头文件
  #include
  #include

• sockfd是由socket()返回的文件描述符

• addr是指向 struct sockaddr的结构体变量的地址

• addrlen 地址长度

• 返回值
  成功时，将返回0。
  错误返回错误-1，并设置errno。

struct sockaddr是通用结构体，对于不同的协议有不同的结构体

AF_INET对应的struct sockaddr_in结构体：

地址结构的一般用法

1）定义一个struct sockaddr_in类型的变量并清空

struct sockaddr_in myaddr;
memset(&myaddr, 0, sizeof(myaddr)); 

2）填充地址信息

myaddr.sin_family = AF_INET;
myaddr.sin_port = htons(8888);
myaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.100");

3）将该变量强制转换为struct sockaddr类型在函数中使用

bind(lsockfd, (struct sockaddr*)(&myaddr), sizeof(myaddr));

地址转换函数

1）unsigned long inet_addr(char address);
address是以‘\0’结尾的点分IPV4字符串。该函数返回32位的地址。如果字符串包含的不是合法的IP地址，则函数返回-1.
例如：

struct in_addr addr;
addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.100");

2）char inet_ntoa(struct in_addr address);
address是IPv4结构地址，函数返回指向包含点分IP地址的静态存储区字符指针。如果错误则返回NULL

建立连接——connect()

int connect(int sockfd, const struct sockaddr addr, socklen_t addrlen);

• 头文件
  #include
  #include

• sockfd是由socket()返回的文件描述符

• addr服务端的地址信息

• addrlen 地址长度

• 返回值
  成功时，将返回0。
  错误返回错误-1，并设置errno。

• connect()是客户端使用的系统调用

设置监听端口——listen()

int listen(int sockfd, int backlog);

• 头文件
  #include
  #include
• sockfd监听连接的套接字
• backlog
  1）指定了正在等待连接的最大队列长度，它的作用在于处理可能同时出现的几个连接请求。
  2）DoS（拒绝服务）攻击即利用了这个原理，非法的连接占用了全部的连接数，造成正常的连接请求被拒绝。
• 返回值
  成功时，将返回0。
  错误返回错误-1，并设置errno。
• 完成listen()调用后，socket()变成了监听socket(listeing socket)，即由主动socket变成了被动socket。

接受TCP连接——accept()

int accept(int sockfd, struct sockaddr * addr, socklen_t addrlen) ;

• 头文件
  #include
  #include

• sockfd： 监听套接字

• addr：对方地址

• addrlen：地址长度

• 返回值
  成功时返回已经建立好连接的套接字。
  失败返回-1。

listen()和accept()是TCP服务端使用的函数。

数据接受——recv()、read()、recvfrom()

recv()函数

ssize_t recv(int sockfd, void buf, size_t len, int flags);

• 头文件
  #include
  #include

• buf：发送缓冲区首地址

• len：发送的字节数

• flags：接受方式（通常为0）

• 返回值
  成功时返回实际接收的字节数
  失败返回-1，并设置errno

read()函数

ssize_t read(int fd, void buf, size_t count);

recvfrom()函数

ssize_t recvfrom(int sockfd, void buf, size_t len, int flags, struct sockaddr src_addr, socklen_t addrlen);

数据发送——send()、write()、sendto()

send()函数

ssize_t send(int socket, const void buffer, size_t length, int flags);
该函数于recv()组合使用

write()函数

ssize_t write(int fd, const void buf, size_t count);
该函数于read()组合使用

sendto()函数

ssize_t recvfrom(int socket, void buffer, size_t length, int flags, struct sockaddr address, socklen_t address_len);
该函数于recvfrom()组合使用。

关闭套接字——close()、shutdown()

1）int close(int fd);
功能：关闭双向通信
2) int shutdown(int sockfd , int howto);

• 功能
  TCP连接是双向的(是可读写的)，当我们使用close时,会把读写通道都关闭，有时 侯我们希望只关闭一个方向，这个时候我们可以使用shutdown。
• howto：
  SHUT_RD,further receptions will be disallowed. 禁止接收
  SHUT_WR, further transmissions will be disallowed. 禁止传输
  SHUT_RDWR, further receptions and transmissions will be disallowed.禁止接收和传输

程序框架

TCP循环服务器模型

TCP循环服务器一次只能处理一个客户端的请求.只有在这个客户的所有请求都满足后, 服务器才可以继续后面的请求.这样如果有一个客户端占住服务器不放时,其它的客户机都不能工作了.因此,TCP服务器一般很少用循环服务器模型的.

#include
#include
#include
#include 
#include 
#include 
#include 
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
	int sockfd;
	if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
	{
		perror("socket");
		exit(-1);
	}
	struct sockaddr_in myaddr;
	memset(&myaddr,0,sizeof(myaddr));
	myaddr.sin_family = AF_INET;
	myaddr.sin_port = htons(8888);
	myaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.9.10");
	bind(sockfd,(struct sockaddr*)(&myaddr),sizeof(myaddr));
	listen(sockfd,1);
	struct sockaddr_in caddr;
	int cfd;
	socklen_t len=sizeof(caddr);
	char buf[20];
	while(1)
	{
		cfd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)(&caddr),&len);
		read(cfd,buf,20);
		printf("%s\n",buf);
		close(cfd);
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

TCP多进程并发服务器

#include
#include 
#include 
#include 
#include           
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include  
void signal_handler(int signo)
{
	if(sogno == SIGCHLD)
	{
		wait(NULL);
	}
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
	int sfd;
	signal(SIGCHLD,signal_handler);
	sfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	struct sockaddr_in myaddr;
	memset(&myaddr,0,sizeof(myaddr));
	myaddr.sin_family = AF_INET;
	myaddr.sin_port = htons(8888);
	myaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.9.10");
	bind(sfd,(struct sockaddr *)(&myaddr),sizeof(myaddr));
	listen(sfd,10);
	struct sockaddr_in caddr;
	socklen_t len = sizeof(caddr);
	int cfd;
	char buf[20];
	char buffer[]={"stop"};
	pid_t pid;
	while(1)
	{
		cfd=accept(sfd,(struct sockaddr*)(&caddr),&len);
		if(cfd == -1)
		{
			perror("accept");
			exit(-1);
		}
		pid=fork();
		if(pid==0)
		{
			close(sfd);
			printf("client is connect ,sockfd is %d\n",cfd);
			while(1)
			{
				read(cfd,buf,20);
				if(strcmp(buf,buffer) == 0)
				{
					printf("client is quit,sockfd is %d !\n",cfd);
					break;
				}
				printf("%s\n",buf);
			}
			exit(0);
		}
		close(cfd);
	}
	close(sfd);
	return 0;
}

TCP多线程并发服务器

#include
#include 
#include 
#include 
#include           
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include  
void pthread_handle(void * arg);
int main(int argc, const char *argv[])
{
	int sfd;
	sfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

	struct sockaddr_in myaddr;
	myaddr.sin_family=AF_INET;
	myaddr.sin_port = htons(8888);
	myaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.9.10");
	bind(sfd,(struct sockaddr*)(&myaddr),sizeof(myaddr));
	listen(sfd,10);
	struct sockaddr_in caddr;
	socklen_t len = sizeof(caddr);
	int cfd;
	pthread_t pfd;
	while(1)
	{
		cfd=accept(sfd,(struct sockaddr*)(&caddr),&len);
		if(cfd == -1)
		{
			perror("accept");
			exit(0);
		}

		char ipv4_addr[16];
		if(!inet_ntop(AF_INET,(void *)&caddr.sin_addr,ipv4_addr,sizeof(caddr)))
		{
			perror("inet_ntop");
			exit(1);
		}
		printf("client is connect,addr is %s \n",ipv4_addr);
		pthread_create(&pfd,NULL,pthread_handle,(void*)&cfd);
		pthread_join(pfd,NULL);
	}
	close(sfd);
	return 0;
}
void pthread_handle(void * arg)
{
	char buf[20];
	char buffer[]="stop";
	int cfd = *(int *)arg; 
	while(1)
	{
		read(cfd,buf,20);
		printf("%s\n",buf);
		if(strcmp(buf,buffer)==0)
		{
			printf("client is quit,cfd is %d\n",cfd);
			
			break;
		}
	}
	close(cfd);
}