Linux系统编程——网络编程的学习
Linux系统编程学习相关博文
- Linux系统编程——文件编程的学习
- Linux系统编程——进程的学习
- Linux系统编程——进程间通信的学习
- Linux系统编程——线程的学习
Linux系统编程——网络编程的学习
- 一、概述
-
- 1. TCP/UDP
- 2. 端口号
- 3. 字节序
- 4. Sockt服务器和客户端的开发步骤
-
- 1. 服务器
- 2. 客户端
- 二、网络编程API
- 三、API介绍
-
- 1. socket函数
- 2. bind函数
- 3. listen函数
- 4. accept函数
- 5. connect函数
- 6. inet_aton函数
- 7. inet_ntoa函数
- 8. htons函数
- 四、API的使用例子
一、概述
1. TCP/UDP
- TCP面向连接( 如打电话要先拨号建立连接)；UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
- TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达；UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
- TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流；UDP是面向报文的，UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低 (对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等)
- 每一条TCP连接只能是点到点的；UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
- TCP首部开销20字节；UDP的首部开销小，只有8个字节
- TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道
2. 端口号
一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等。这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。实际上是通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的。端口提供了一种访问通道，服务器一般都是通过知名端口号来识别的。例如，对于每个TCP/IP实现来说，FTP服务器的TCP端口号都是21，每个Telnet服务器的TCP端口号都是23，每个TFTP (简单文件传送协议) 服务器的UDP端口号都是69。
3. 字节序
- 小端字节序 (Little endian)：将低序字节存储在起始地址
- 大端字节序 (Big endian)：将高序字节存储在起始地址
- 网络字节序 = 大端字节序
4. Sockt服务器和客户端的开发步骤
1. 服务器
- 创建套接字
- 为套接字添加信息 (IP地址和端口号)
- 监听网络连接
- 监听到有客户端接入，接受一个连接
- 数据交互
- 关闭套接字，断开连接
2. 客户端
- 创建套接字
- 连接服务器 (输入服务器IP地址和端口号)
- 数据交互
- 关闭套接字，断开连接
二、网络编程API
在Linux系统中，操作系统提供了一系列的API，详细看下图
创建套接字 socket()
绑定 bind()
监听 listen()
连接(服务器) accept()
连接(客户端) connect()
地址转换 inet_aton() / inet_ntoa
字节序转换 htons() / htonl() / ntohs() / ntohl()
三、API介绍
1. socket函数
#include 2. bind函数
#include 3. listen函数
#include 4. accept函数
#include 5. connect函数
#include 6. inet_aton函数
#include 7. inet_ntoa函数
#include 8. htons函数
#include 四、API的使用例子
实现功能：服务器可以接收各个客户端的信息，每隔五秒服务器向连接的客户端发送信息(类似心跳包)
1. 服务端
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <string.h>
4
5 #include <sys/types.h> /* See NOTES */
6 #include <sys/socket.h>
7 #include <arpa/inet.h>
8 #include <netinet/in.h>
9
10 //1. int socket(int domain, int type, int protocol);
11 //2. int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
12 //3. uint16_t htons(uint16_t hostshort);
13 //4. int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
14 //5. int listen(int sockfd, int backlog);
15 //6. int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
16
17 int main(int argc, char **argv)
18 {
19 int mark = 0;
20 int c_fd = 0;
21 int s_fd = 0;
22 int s_bind = 0;
23 int c_lent = 0;
24 int n_read = 0;
25 int s_listen = 0;
26
27 char msg[128] = {'\0'};
28 char readBuf[128] = {'\0'};
29 char sendBuf[128] = {'\0'};
30 //char *sendBuf = "Thank you for your message";
31
32 struct sockaddr_in s_addr;
33 struct sockaddr_in c_addr;
34
35 memset(&s_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
36 memset(&c_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
37
38 if(argc != 3){
39 printf("Please input three params\n");
40 exit(-1);
41 }
42
43 //1. socket
44 s_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
45 if(s_fd == -1){
46 perror("Create socekt failed:");
47 exit(-1);
48 }
49
50 //2. bind
51 s_addr.sin_family = AF_INET;
52 s_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
53 inet_aton(argv[1], &s_addr.sin_addr);
54
55 s_bind = bind(s_fd, (struct sockaddr *)&s_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
56 if(s_bind == -1){
57 perror("Bind failed:");
58 exit(-1);
59 }
60
61 //3. listen
62 s_listen = listen(s_fd, 10);
63 if(s_listen == -1){
64 perror("Listen failed:");
65 exit(-1);
66 }
67
68 printf("listen...\n");
69
70 //4. accept
71 while(1){
72 c_lent = sizeof(struct sockaddr_in);
73 c_fd = accept(s_fd, (struct sockaddr *)&c_addr, &c_lent);
74 if(c_fd == -1){
75 perror("Accept failed:");
76 exit(-1);
77 }
78
79 printf("Get connect: %s\n", inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
80
81 mark++;
82
83 if(fork() == 0){
84 while(1){
85 memset(sendBuf, '\0', sizeof(sendBuf));
86
87 sprintf(sendBuf, "Welcome No.%d client", mark);
88 write(c_fd, sendBuf, sizeof(sendBuf));
89 sleep(5);
90
91 if(fork() == 0){
92 while(1){
93 memset(msg, '\0', sizeof(msg));
94 memset(readBuf, '\0', sizeof(readBuf));
95
96 n_read = read(c_fd, readBuf, sizeof(readBuf));
97 if(n_read == -1){
98 printf("Read failed:");
99 }else{
100 sprintf(msg, "Get No.%d message: %s", mark, readBuf);
101 printf("%s\n", msg);
102 }
103 }
104 }
105 }
106 }
107 }
108
109 return 0;
110 }
2. 客户端
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <string.h>
4
5 #include <sys/types.h> /* See NOTES */
6 #include <sys/socket.h>
7 #include <arpa/inet.h>
8 #include <netinet/in.h>
9
10 //1. int socket(int domain, int type, int protocol);
11 //2. int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
12 //3. int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
13 //4. char *inet_ntoa(struct in_addr in);
14
15 int main(int argc, char **argv)
16 {
17 int c_fd = 0;
18 int n_read = 0;
19
20 char readBuf[128] = {'\0'};
21 char sendBuf[128] = {'\0'};
22 //char *sendBuf = "Message from client";
23
24 struct sockaddr_in c_addr;
25
26 memset(&c_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
27
28 if(argc != 3){
29 printf("Please input three params\n");
30 exit(-1);
31 }
32
33 //1. socket
34 c_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
35 if(c_fd == -1){
36 perror("Create socekt failed:");
37 exit(-1);
38 }
39
40 //2. connect
41 c_addr.sin_family = AF_INET;
42 c_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
43 inet_aton(argv[1], &c_addr.sin_addr);
44
45 if(connect(c_fd, (struct sockaddr *)&c_addr, sizeof(struct sockaddr_in)) == -1){
46 perror("Connect failed:");
47 exit(-1);
48 }
49
50 while(1){
51 memset(sendBuf, '\0', sizeof(sendBuf));
52
53 printf("input :");
54 gets(sendBuf);
55 write(c_fd, sendBuf, strlen(sendBuf));
56
57 if(fork() == 0){
58 while(1){
59 memset(readBuf, '\0', sizeof(readBuf));
60
61 n_read = read(c_fd, readBuf, sizeof(readBuf));
62 if(n_read == -1){
63 printf("Read failed:");
64 }else{
65 printf("Get server message: %s\n", readBuf);
66 }
67 }
68 }
69 }
70
71 return 0;
72 }