网络编程 ---- TCP

---

前言

本文所写代码是基于linux下的编程

一、TCP原理

TCP：Transmission Control Protocol传输控制协议，TCP协议是一个面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。

TCP实现原理为什么需要三次握手？两次握手不可以？四次握手不可以？

TCP三次握手执行过程：

1. 首先，服务端和客户端都是处于CLOSED状态的，然后服务端启动，监听端口，状态变为LISTEN(监听)状态。
2. 客户端为了请求资源，发送连接，发送同步序列号SYN，此时客户端就变成了SYN-SEND状态。
3. 服务端接收到客户端请求之后，发送SYN和ACK，然后服务端状态就变成SYN-RCVD状态。
4. 客户端接收到信息之后，再次发送ACK，然后变成ESTABLISHED(已确认)状态，服务端接收到返回信息后，状态也变成ESTABLISHED(已确认)状态。

知道了TCP的三次握手的基本工作原理之后，就可以解释为什么TCP需要三次握手？为什么不设计成两次握手就可以？原因就是为了避免重复连接。在网络环境比较复杂的情况，客户端可能会连续发送多次请求。如果只设计成两次握手的情况，服务端只能一直接收请求，然后返回请求信息，也不知道客户端是否请求成功。这些过期请求的话就会造成网络连接的混乱。所以设计成三次握手的情况，客户端在接收到服务端SEQ+1的返回消息之后，就会知道这个连接是历史连接，所以会发送报文给服务端，告诉服务端。所以TCP设计成三次握手的目的就是为了避免重复连接。当然也是可以设计为四次,五次,不过为了节约资源,三次握手就可以了。

二、TCP编程步骤

网络通信三要素: 源 目的 长度

服务器:
①用socket套接字获取句柄fb = socket(xxx,xxx,xxx)和传参设置相应的通讯模式。
②bind绑定句柄bind(xxx,xxx,xxx),把fb句柄和IP,端口绑定起来。
③listen(xxx,xxx)开始启动监听数据。
④accept(xxx,xxx,xxx)接受连接,同时可以从参数里获取到发起连接的客服端的地址。
⑤使用send/recv进行数据的收发。

客服端:
①用socket套接字获取句柄fb = socket(xxx,xxx,xxx)和传参设置相应的通讯模式。
②connect(xxx,xxx,xxx)发起连接,需要知道服务器端的ip地址,填充进sockaddr_in结构体里面,发起连接。
③使用send/recv进行数据的收发。

三、代码编写

server.c

/*具体的函数应该包含什么头文件可以在linux中的man手册查找相应的函数所需要的头文件*/
#include           /* See NOTES */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

/* socket
 * bind
 * listen
 * accept
 * send/recv
 */

#define SERVER_PORT 8888    //端口号为8888,在实例化结构体sockaddr_in中用到
#define BACKLOG     10      //同时可以监听的数量10

int main(int argc, char **argv)
{
     
	int iSocketServer;    
	int iSocketClient;
	struct sockaddr_in tSocketServerAddr; //用于存放本机服务器的相关信息
	struct sockaddr_in tSocketClientAddr; //用于存放客服端的地址信息
	int iRet;
	int iAddrLen;

	int iRecvLen;
	unsigned char ucRecvBuf[1000];  //接收缓冲区

	int iClientNum = -1;

	signal(SIGCHLD,SIG_IGN); //用于处理僵尸进程
	
	iSocketServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //ipv4,tcp,0
	if (-1 == iSocketServer)
	{
     
		printf("socket error!\n");
		return -1;
	}

	tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;
	tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SERVER_PORT);  /* host to net, short */
 	tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  //本机全部地址
	memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);
	
	iRet = bind(iSocketServer, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, sizeof(struct sockaddr));
	if (-1 == iRet)
	{
     
		printf("bind error!\n");
		return -1;
	}

	iRet = listen(iSocketServer, BACKLOG);
	if (-1 == iRet)
	{
     
		printf("listen error!\n");
		return -1;
	}

	while (1)
	{
     
		iAddrLen = sizeof(struct sockaddr);
		iSocketClient = accept(iSocketServer, (struct sockaddr *)&tSocketClientAddr, &iAddrLen);//得到客服端的地址信息
		if (-1 != iSocketClient)
		{
     
			iClientNum++;
			printf("Get connect from client %d : %s\n",  iClientNum, inet_ntoa(tSocketClientAddr.sin_addr));
			if (!fork())  //创建新的进程执行if条件下的语句,主要是用于等待接收客服端发来的数据
			{
     
				
				while (1)
				{
     
					iRecvLen = recv(iSocketClient, ucRecvBuf, 999, 0); //接收客服端发来的数据
					if (iRecvLen <= 0)
					{
     
						close(iSocketClient);
						return -1;
					}
					else
					{
     
						ucRecvBuf[iRecvLen] = '\0';
						printf("Get Msg From Client %d: %s\n", iClientNum, ucRecvBuf);
					}
				}				
			}
		}
	}
	
	close(iSocketServer);
	return 0;
}

client.c

#include           /* See NOTES */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

/* socket
 * connect
 * send/recv
 */

#define SERVER_PORT 8888

int main(int argc, char **argv)
{
     
	int iSocketClient;
	struct sockaddr_in tSocketServerAddr;  //这里需要实例化的是服务器的信息,然后进行connet
	
	int iRet;
	unsigned char ucSendBuf[1000];
	int iSendLen;

	if (argc != 2)
	{
     
		printf("Usage:\n");
		printf("%s \n", argv[0]);
		return -1;
	}

	iSocketClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;
	tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SERVER_PORT);  /* host to net, short */
 	//tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
 	if (0 == inet_aton(argv[1], &tSocketServerAddr.sin_addr))
 	{
     
		printf("invalid server_ip\n");
		return -1;
	}
	memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);


	iRet = connect(iSocketClient, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, sizeof(struct sockaddr));	
	if (-1 == iRet)
	{
     
		printf("connect error!\n");
		return -1;
	}

	while (1)
	{
     
		if (fgets(ucSendBuf, 999, stdin))  //从控制台获取数据,然后发送给服务器
		{
     
			iSendLen = send(iSocketClient, ucSendBuf, strlen(ucSendBuf), 0);
			if (iSendLen <= 0)
			{
     
				close(iSocketClient);
				return -1;
			}
		}
	}
	
	return 0;
}

四、代码结果分析

①服务器中的代码是INADDR_ANY; 使用本机的全部地址,所以在同一虚拟机上运行客服端连接哪个地址都行,但开发板上的是需要同一网段的,所以只能是192.168.1.11

②数据的传输