Linux网络编程（2）SOCKET编程与TCP三次握手

linu环境下Socket通信流程
实际上是文件(内核的缓冲区)操作

服务端
socket tcp service

创建套接字
□ int lfd = socket
绑定本地IP和端口（本地ip和端口存储在sockaddr_in结构体中）
□ struct sockaddr_in serv;
□ serv.port = htons(port);
□ serv.IP= htonl(INADDR_ANY);（INADDR_ANY宏将适配当前IP）
//需要进行大端转小段的操作，即将主机字节区转网络字节区
□ bind(lfd, &serv, sizeof(serv));
监听
□ listen(lfd, 128);
128为同时能够监听到的最大连接个数
等待并接收连接请求
□ struct sockaddr_in client;
□ int len = sizeof(client);
□ int cfd = accept(lfd, &client, &len);
cfd - 用于通信的，接收和发送数据使用的文件描述符为cfd并不是lfd
通信
□ 接收数据: read/recv
□ 发送数据: write/send
关闭
□ close(lfd);
□ close(cfd);

客户端
创建套接字
int fd = socket
连接服务器
struct sockaddr_in server;
server.port
server.ip=(int) (需要将点分十进制转换成int类型)
server.family
connect(fd,&server,sizeof(server));
通信
□ 接收数据: read/recv
□ 发送数据: write/send
关闭
□ close(lfd);
□ close(cfd);

例子：
在本机上实现SERVER和CLIENT通信，从C发送字符串给S，S收到后将其转换成大写并回复，C将
接收到的字符输出

server服务端源码

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


int main(int argc, const char* argv[])
{
    // 创建用于监听的套节字
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(lfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }

    // 绑定
    struct sockaddr_in serv_addr;
    // init
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    // bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族协议  ipv4
    serv_addr.sin_port = htons(9999);   // 本地端口， 需要转换为大端
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 0 是用本机的任意IP

    int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind error");
        exit(1);
    }

    // 设置监听
    ret = listen(lfd, 64);
    if(ret == -1)
    {
        perror("listen error");
        exit(1);
    }

    // 等待并接受连接请求
    struct sockaddr_in cline_addr;
    socklen_t clien_len = sizeof(cline_addr);
    int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&cline_addr, &clien_len);
    if(cfd == -1)
    {
        perror("accept error");
        exit(1);
    }
    
    char ipbuf[64];
    // int -> char*
    printf("cliient ip: %s, port: %d\n",
           inet_ntop(AF_INET, &cline_addr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)),
           ntohs(cline_addr.sin_port));

    // 通信
    while(1)
    {
        // 先接收数据
        char buf[1024] = {0};
        int len = read(cfd, buf, sizeof(buf));
        if(len == -1)
        {
            perror("read error");
            break;
        }
        else if(len > 0)
        {
            // 顺利读出了数据
            printf("read buf = %s\n", buf);
            // 小写 -》 大写
            for(int i=0; i

client客户端源码

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

// tcp client
int main(int argc, const char* argv[])
{
    // 创建套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }

    // 连接服务器
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(9999);
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr.s_addr);
    int ret = connect(fd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    if(ret == -1)
    {
        perror("connect error");
        exit(1);
    }

    // 通信
    while(1)
    {
        // 写数据
        // 接收键盘输入
        char buf[512];
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        // 发送给服务器
        write(fd, buf, strlen(buf)+1);

        // 接收服务器端的数据
        int len = read(fd, buf, sizeof(buf));
        printf("read buf = %s, len = %d\n", buf, len);
    }
    return 0;
}

TCP的三次握手介绍

标志位介绍
SYN: 请求建立连接
ACK: 应答
FIN: 断开连接
连接需要三次握手:在实际的socket编程中，这三次握手会自动完成，并不需要我们进行实际操作

第一次握手
客户端
携带标志位: SYN
可以携带数据()
随机产生32为序号

服务器
检测SYN值是否为1
服务器:

第一次握手是由客户端发起的连接请求，在第一次发送的数据包中在标志位中将含有SYN信号，请求与服务器建立连接，并含有随机产生的32位序号，可以携带数据，在服务器接收到该数据包后，将对该数据包进行校验，首先校验SYN位是否为1，是则第一次握手成功

第二次握手

服务器
ACK 标志位 + 确认序号
客户端随机序号+1
发起一个连接请求
SYN+32随机序号

客户端
检测标志位: 1
校验: 确认序号是否正确

在第一次握手成功后，服务器将回复一个数据包，在该数据包中的标志位为ACK,应答客户端的第一个数据包接收成功，紧接着是一个32位的确认信号，该信号是在第一次接收的数据包中的32位随机序号加1进位，除了确认序号ACK外，服务器会在该数据包中产生一个SYN信号以及32位的随机序号，可以携带数据，请求与客户端建立连接，在客户端接收到该数据包后，依次检测ACK信号，确认信号，SYN信号是否正确，如果无误，则第二次握手成功

第三次握手
在前两次握手成功的基础上，客户端继续向服务器发送数据包，包含应答信号ACK和上一次服务器产生的随机序号进1位确认序号，服务器检测ACK是否为1，校验确认序号是否正确，如果无误，则客户端和服务器端正式建立连接

客户端:
应答信号ACK
32位确认序号

服务器
检测ACK是否为1
校验确认序号是否正确

四次挥手

挥手过程即为客户端和服务端断开连接的请求过程，哪一端主动断开连接都可以，需要一个标志位FIN，和对方最后发送ACK相应信号时携带的确认序号。

挥手过程：以客户端断开请求为例，
第一次挥手：
客户端：
发送断开连接的请求,在该数据包中含有：
FIN+序号（对方最后回复ACK时携带的确认序号）
ACK+序号
服务端：
检验SYN值是否为1，
ACK的作用：告诉对方之前发送的数据接收了多少

第二次挥手：
在接收到第一次挥手发送的包后，服务器回复一个确认的数据包，包含ACK+确认序号（FIN对应的序号+1）。

服务器：
给client确认数据包
ACK+确认编号
FIN对应的序号+1+携带数据大小

客户端：
检测ACK值和确认序号

第三次挥手
第三次挥手是由对方发起的，在前两次挥手成功后，对方也将发送一个断开连接请求的数据包，包含FIN+序号，ACK+序号，收到该数据包后自身将进行检验

服务器：
发送断开连接的请求
FIN+序号
ACK+序号

客户端
数据检测

第四次挥手
过程与第二次大致一致

在程序代码中，客户端和服务端都调用了colse()方法后，四次挥手的过程就算是成功了。

文章主要摘录自传智Linux网络编程的讲义，并记录下自己学习过程中的一些理解