linux网络编程-TCP socket编程模型

1. 编程模型

 

三次握手 + 四次挥手

 

2.主要函数说明

字节序转换函数：

#include 
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

IP转换函数：

#include 
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);//把字符串的ip转换成32位二进制的整型
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);//把32位二进制的整型转成字符串的ip

sockaddr结构体：

struct sockaddr {
sa_family_t sa_family; /* address family, AF_xxx */
char sa_data[14]; /* 14 bytes of protocol address */
};

//ipv4
struct sockaddr_in {
    __kernel_sa_family_t sin_family; /* Address family */
    __be16 sin_port; /* Port number */
    struct in_addr sin_addr; /* Internet address */
    /* Pad to size of `struct sockaddr'. */
    unsigned char __pad[__SOCK_SIZE__ - sizeof(short int) -
    sizeof(unsigned short int) - sizeof(struct in_addr)];//填充字节
};
/* Internet address. */
struct in_addr {
    __be32 s_addr;
};

//ipv6
struct sockaddr_in6 {
    unsigned short int sin6_family; /* AF_INET6 */
    __be16 sin6_port; /* Transport layer port # */
    __be32 sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
    struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
    __u32 sin6_scope_id; /* scope id (new in RFC2553) */
};

struct in6_addr {
    union {
    __u8 u6_addr8[16];
    __be16 u6_addr16[8];
    __be32 u6_addr32[4];
    } in6_u;

    #define s6_addr in6_u.u6_addr8
    #define s6_addr16 in6_u.u6_addr16
    #define s6_addr32 in6_u.u6_addr32
};

#define UNIX_PATH_MAX 108
struct sockaddr_un {
    __kernel_sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */
    char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* pathname 类似于有名管道*/
};

socket()：

#include  /* See NOTES */
#include 
int socket(int domain, int type, int protocol);

domain:
　　AF_INET 这是大多数用来产生socket的协议，使用TCP或UDP来传输，用IPv4的地址
　　AF_INET6 与上面类似，不过是来用IPv6的地址
　　AF_UNIX 本地协议，使用在Unix和Linux系统上，一般都是当客户端和服务器在同一台及其上的时候使用

type:
　　SOCK_STREAM 这个协议是按照顺序的、可靠的、数据完整的基于字节流的连接。这是一个使用最多的socket类型，这个socket是使用TCP来进行传输。
　　SOCK_DGRAM 这个协议是无连接的、固定长度的传输调用。该协议是不可靠的，使用UDP来进行它的连接。
　　SOCK_SEQPACKET 这个协议是双线路的、可靠的连接，发送固定长度的数据包进行传输。必须把这个包完整的接受才能进行读取
　　SOCK_RAW 这个socket类型提供单一的网络访问，这个socket类型使用ICMP公共协议。（ping、traceroute使用该协议）
　　SOCK_RDM 这个类型是很少使用的，在大部分的操作系统上没有实现，它是提供给数据链路层使用，不保证数包的顺序
protocol:
　　0 默认协议
返回值：
　　成功返回一个新的文件描述符，失败返回-1，设置errno

bind()：

#include  /* See NOTES */
#include 

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
//绑定后，若有用户访问addr地址时，会通过sockfd进行数据传递


sockfd：
    socket文件描述符
addr:
    构造出IP地址加端口号
addrlen:
    sizeof(addr)长度
返回值：
    成功返回0，失败返回-1, 设置errno

listen()：

#include  /* See NOTES */
#include 
int listen(int sockfd, int backlog);//让sockfd所指向的socktet具有监听的能力

sockfd:
    socket文件描述符
backlog:
    排队建立3次握手队列和刚刚建立3次握手队列的链接数和（默认为128  ）

accept()：

#include  /* See NOTES */
#include 
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
sockdf:

socket文件描述符
addr:
    传出参数，返回链接客户端地址信息，含IP地址和端口号
addrlen:
    传入传出参数（值-结果）,传入sizeof(addr)大小，函数返回时返回真正接收到地址结构体的大小（IPv4或IPv6）
返回值：
    成功返回一个新的socket文件描述符，用于和客户端通信，失败返回-1，设置errno

connect()：

#include  /* See NOTES */
#include 
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockdf:
    socket文件描述符
addr:
    传入参数，指定服务器端地址信息，含IP地址和端口号
addrlen:
    传入参数,传入sizeof(addr)大小
返回值：
    成功返回0，失败返回-1，设置errno

3. 示例代码

server.c

#include       
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define SERVER_PORT 8000
#define MAXLINE 4096
int main(void)
{
    struct sockaddr_in serveraddr, clientaddr;
    int sockfd, addrlen, confd, len, i;
    char ipstr[128];
    char buf[MAXLINE];

    //1.socket
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    //2.bind
    bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
    /* 地址族协议IPv4 */
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
    /* IP地址 */
    serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
    //3.listen
    listen(sockfd, 128);
    while (1) {
        //4.accept阻塞监听客户端链接请求
        addrlen = sizeof(clientaddr);
        confd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &addrlen);//返回的是客户端和服务端专用通道的socket描述符
        //输出客户端IP地址和端口号
        inet_ntop(AF_INET, &clientaddr.sin_addr.s_addr, ipstr, sizeof(ipstr));
        printf("client ip %s\tport %d\n", 
                inet_ntop(AF_INET, &clientaddr.sin_addr.s_addr, ipstr, sizeof(ipstr)),
                ntohs(clientaddr.sin_port));

        //和客户端交互数据操作confd
        //5.处理客户端请求 
        len = read(confd, buf, sizeof(buf));
        i = 0;
        while (i < len) {
            buf[i] = toupper(buf[i]);
            i++;
        }
        write(confd, buf, len);

        close(confd);
    }
    close(sockfd);

    return 0;
}

client.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define SERVER_PORT 8000
#define MAXLINE 4096
int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in serveraddr;
    int confd, len;
    char ipstr[] = "192.168.6.254";
    char buf[MAXLINE];
    if (argc < 2) {
        printf("./client str\n");
        exit(1);
    }
    //1.创建一个socket
    confd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    //2.初始化服务器地址
    bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
    //"192.168.6.254"
    inet_pton(AF_INET, ipstr, &serveraddr.sin_addr.s_addr);
    serveraddr.sin_port  = htons(SERVER_PORT);
    //3.链接服务器
    connect(confd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

    //4.请求服务器处理数据
    write(confd, argv[1], strlen(argv[1]));
    len = read(confd, buf, sizeof(buf));
    write(STDOUT_FILENO, buf, len);

    //5.关闭socket
    close(confd);
    return 0;
}

makefile

all:server client


server:server.c
    gcc $< -o $@

client:client.c
    gcc $< -o $@


.PHONY:clean
clean:
    rm -f server
    rm -f client