Linux下的C语言开发(网络编程)
在开始介绍网络编程的方法之前，我们可以回忆一下计算机网络的相关知识。目前为止，我们使用的最多网络协议还是tcp/ip网络。通常来说，我们习惯上称为tcp/ip协议栈。至于协议栈分成几层，有两种说法。一种是五层，一种是七层，我个人本身也比较倾向于五层的划分方法。大家可以通过下面的图看看协议栈是怎么划分的。
5、应用层
4、传输层
3、网络层
2、数据链路层
1、物理层
网络的不同层次实现网络的不同功能。物理层主要实现报文的成帧处理；数据链路层完成对报文的优先级的管理，同时实现二层转发和流量控制；网络层实现路由和转发的功能，一方面它需要实现对报文的fragment处理，另外一方面它还需要对路由信息进行处理和保存；传输层实现报文的发送和接受，它利用计数、时序、定时器、重发等机制实现对报文的准确发送，当然这都是tcp的发送机制，而udp一般是不保证报文正确发送和接收的；应用层就是根据传输层的端口信息调用不同的程序来处理传输的内容，端口8080是http报文，端口21是ftp报文等等。上面的逻辑稍显复杂，朋友们可以这么理解，
物理层关心的是如何把电气信号变成一段报文；数据链路层关心的是mac地址、vlan、优先级等；网络层关心的是ip地址，下一跳ip；传输层关心的是端口资源；应用层关心的是报文组装、解析、渲染、存储、执行等等。
目前关于tcp/ip完整协议栈的代码很多，其中我认为写得比较好的还是linux内核/net/ipv4下面的代码。如果朋友们对ipv6的代码感兴趣，也可以看看/net/ipv6的代码。档案如果朋友们对整个协议栈的代码结构理解得不是很清楚，可以参考《linux网络分析与开发》这本书。
当然，作为应用层，我们的其实考虑的不用这么复杂。对于网络程序编写人员来讲，所有网络的资源只要和一个socket关联在一起就可以了。当然在socket可用之前，我们需要为它配置端口信息和ip地址。配置完了之后，我们就可以慢慢等待报文的收发了。所以一般来说，作为服务器端口的处理流程是这样的，
a) 创建socket
b) 绑定socket到特定的ip地址
c) 对socket进行侦听处理
d) 接受socket，表明有客户端和服务器连接
e) 和客户端循环收发报文
f) 关闭socket
作为服务器程序而言，它要对特定的端口进行绑定和侦听处理，这样稍显复杂。但是如果是编写客户端的程序，一切的一切就变得非常简单了，
a) 创建socket
b) 链接服务器端地址
c) 和服务器端的socket收发报文
上面只是对网络编程做了一个基本的介绍，但是好多的东西还是没有涉及到，比如说：(1) 什么时候该使用udp，什么时候该使用tcp?(2) 如何把多线程和网络编程联系在一起? (3) 如何把多进程和网络编程联系在一起? (4) 如何利用select函数、epoll_create机制、非阻塞函数提高socket的并发处理效率? (5) linux内核是怎么实现tcp/ip协议的? (6) 我们自己是否也可以实现协议的处理流程等等?
这里给出在linux下的简单socket网络编程的实例，使用tcp协议进行通信，服务端进行监听，在收到客户端的连接后，发送数据给客户端；客户端在接受到数据后打印出来，然后关闭。程序里有详细的说明，其中对具体的结构体和函数的实现可以参考其他资料。
程序说明： 这里服务器的端口号和ip地址使用固定的设置，移植时可以根据具体情况更改，可以改写为参数传递更好，这里为了方便，使用固定的。
移植时服务端可以不用更改，编译后可直接运行；客户端将ip改为服务器的地址，然后编译运行。可以使用netstat 进行查看相应的运行状态。
/*************************************
文件名： server.c
linux 下socket网络编程简例 - 服务端程序
服务器端口设为 0x8888 （端口和地址可根据实际情况更改，或者使用参数传入）
服务器地址设为 192.168.1.104
*/
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/in.h>
#include <string.h>
int main()
{
int sfp,nfp; /* 定义两个描述符 */
struct sockaddr_in s_add,c_add;
int sin_size;
unsigned short portnum=0x8888; /* 服务端使用端口 */
printf("Hello,welcome to my server !\r\n");
sfp = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(-1 == sfp)
{
printf("socket fail ! \r\n");
return -1;
}
printf("socket ok !\r\n");
/* 填充服务器端口地址信息，以便下面使用此地址和端口监听 */
bzero(&s_add,sizeof(struct sockaddr_in));
s_add.sin_family=AF_INET;
s_add.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); /* 这里地址使用全0，即所有 */
s_add.sin_port=htons(portnum);
/* 使用bind进行绑定端口 */
if(-1 == bind(sfp,(struct sockaddr *)(&s_add), sizeof(struct sockaddr)))
{
printf("bind fail !\r\n");
return -1;
}
printf("bind ok !\r\n");
/* 开始监听相应的端口 */
if(-1 == listen(sfp,5))
{
printf("listen fail !\r\n");
return -1;
}
printf("listen ok\r\n");
while(1)
{
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
/* accept服务端使用函数，调用时即进入阻塞状态，等待用户进行连接，在没有客户端进行连接时，程序停止在此处，
不会看到后面的打印，当有客户端进行连接时，程序马上执行一次，然后再次循环到此处继续等待。
此处accept的第二个参数用于获取客户端的端口和地址信息。
*/
nfp = accept(sfp, (struct sockaddr *)(&c_add), &sin_size);
if(-1 == nfp)
{
printf("accept fail !\r\n");
return -1;
}
printf("accept ok!\r\nServer start get connect from %#x : %#x\r\n",ntohl(c_add.sin_addr.s_addr),ntohs(c_add.sin_port));
/* 这里使用write向客户端发送信息，也可以尝试使用其他函数实现 */
if(-1 == write(nfp,"hello,welcome to my server \r\n",32))
{
printf("write fail!\r\n");
return -1;
}
printf("write ok!\r\n");
close(nfp);
}
close(sfp);
return 0;
}
/*************************************
文件名： client.c
linux 下socket网络编程简例 - 客户端程序
服务器端口设为 0x8888 （端口和地址可根据实际情况更改，或者使用参数传入）
服务器地址设为 192.168.1.104
*/
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/in.h>
#include <string.h>
int main()
{
int cfd; /* 文件描述符 */
int recbytes;
int sin_size;
char buffer[1024]={0}; /* 接受缓冲区 */
struct sockaddr_in s_add,c_add; /* 存储服务端和本端的ip、端口等信息结构体 */
unsigned short portnum=0x8888; /* 服务端使用的通信端口，可以更改，需和服务端相同 */
printf("Hello,welcome to client !\r\n");
/* 建立socket 使用因特网，TCP流传输 */
cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(-1 == cfd)
{
printf("socket fail ! \r\n");
return -1;
}
printf("socket ok !\r\n");
/* 构造服务器端的ip和端口信息，具体结构体可以查资料 */
bzero(&s_add,sizeof(struct sockaddr_in));
s_add.sin_family=AF_INET;
s_add.sin_addr.s_addr= inet_addr("192.168.1.104"); /* ip转换为4字节整形，使用时需要根据服务端ip进行更改 */
s_add.sin_port=htons(portnum); /* 这里htons是将short型数据字节序由主机型转换为网络型，其实就是
将2字节数据的前后两个字节倒换，和对应的ntohs效果、实质相同，只不过名字不同。htonl和ntohl是
操作的4字节整形。将0x12345678变为0x78563412，名字不同，内容两两相同，一般情况下网络为大端，
PPC的cpu为大端，x86的cpu为小端，arm的可以配置大小端，需要保证接收时字节序正确。
*/
printf("s_addr = %#x ,port : %#x\r\n",s_add.sin_addr.s_addr,s_add.sin_port); /* 这里打印出的是小端
和我们平时看到的是相反的。 */
/* 客户端连接服务器，参数依次为socket文件描述符，地址信息，地址结构大小 */
if(-1 == connect(cfd,(struct sockaddr *)(&s_add), sizeof(struct sockaddr)))
{
printf("connect fail !\r\n");
return -1;
}
printf("connect ok !\r\n");
/*连接成功,从服务端接收字符*/
if(-1 == (recbytes = read(cfd,buffer,1024)))
{
printf("read data fail !\r\n");
return -1;
}
printf("read ok\r\nREC:\r\n");
buffer[recbytes]='\0';
printf("%s\r\n",buffer);
getchar(); /* 此句为使程序暂停在此处，可以使用netstat查看当前的连接 */
close(cfd); /* 关闭连接，本次通信完成 */
return 0;
}
运行截图：
