Linux下簡單的socket通信實例

Linux下簡單的socket通信實例

 

 If you spend too much time thinking about a thing, you’ll never get it done.

                                                                                                                                      —Bruce Lee

      學習網絡編程也一段時間了，剛開始看《UNIX網絡編程》的時候，覺得這本厚厚的書好難啊！看到后來，發現並沒有想象中的那么難。如果你是新手，建議你看到第二部分結束后，開始着手寫代碼。不寫代碼肯定是不行的。看100遍也沒有敲一遍實現一遍來的清楚。敲完以后，帶着問題去看書，你會更加有針對性。提高的速度是飛快的，這也是學習任何一本書、一門語言的唯一手段。

　　寫這個博客也是因為剛開始學的時候，查了好多別人寫的東西，百度了以后，發現大家只是把所有的代碼一貼。並沒有講解每個函數的功能。我甚至不知道哪個函數是哪個頭文件下的。造成我對函數很不理解。下面我會對每個函數的功能，和它的頭文件以及函數原型寫出來，讓大家參考，第一次寫博客，有什么錯誤的地方，希望大家指正。可以在下面給我留言，也是我繼續寫下去的動力。

     我很希望和大家一起分享學習網絡編程遇到的種種困難與不順，也希望和大家一起討論其中遇到的問題，一起成長，如果你剛開始打算學習網絡編程，那這篇文章一定能給你一些幫助。

　　我的郵箱：[e-mail]，轉載請注明出處：http://www.cnblogs.com/yusenwu/p/4579167.html。

     關於怎樣介紹這個簡單的實例：（基本上涵蓋了《UNIX網絡編程》1-5章的內容，更深，更細的，需要我們再細讀這本書）

      --> 1、代碼展示，功能介紹

　　--> 2、首先介紹一下客戶端和服務端中函數的功能以及函數的原形。

　　--> 3、關於連接三次握手和TCP連接關閉時候的分組交換

      --> 4、IPv4、IPv6套接字的地址結構

　　--> 5、一些好的學習網站總結

　　--> 6、代碼下載

　　--> 7、總結

　　--> 8、實現一個echo的實例，代碼可以到Github上下載

client.c

 #include <stdio.h>
 #include <sys/socket.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <netinet/in.h>
 #include <errno.h>
 #include <string.h>
 #include <arpa/inet.h>
 #include <unistd.h>
 #define MAXLINE 1024
 int main(int argc,char **argv)
 {
 char *servInetAddr = "127.0.0.1";
 int socketfd;
 struct sockaddr_in sockaddr;
 char recvline[MAXLINE], sendline[MAXLINE];
 int n;
 
 if(argc != 2)
 {
 printf("client <ipaddress> \n");
 exit(0);
 }
 
 socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
 memset(&sockaddr,0,sizeof(sockaddr));
 sockaddr.sin_family = AF_INET;
 sockaddr.sin_port = htons(10004);
 inet_pton(AF_INET,servInetAddr,&sockaddr.sin_addr)
30  if((connect(socketfd,(struct sockaddr*)&sockaddr,sizeof(sockaddr))) < 0 )
31  {
 printf("connect error %s errno: %d\n",strerror(errno),errno);
 exit(0);
 }

 printf("send message to server\n");

 fgets(sendline,1024,stdin);

 if((send(socketfd,sendline,strlen(sendline),0)) < 0)
 {
 printf("send mes error: %s errno : %d",strerror(errno),errno);
 exit(0);
 }
 
 close(socketfd);
 printf("exit\n");
 exit(0);
 }

-執行：gcc client.c -o client    后啟動 ./client 客戶端程序 啟動前先啟動./server-----------------------------------------

 server.c

 #include <stdio.h>
 #include <sys/socket.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <string.h>
 #include <netinet/in.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <errno.h>
 #include <unistd.h>
 #include <arpa/inet.h>
 
 #define MAXLINE 1024
 int main(int argc,char **argv)
 {
 int listenfd,connfd;
 struct sockaddr_in sockaddr;
 char buff[MAXLINE];
 int n;
 
 memset(&sockaddr,0,sizeof(sockaddr));
 
 sockaddr.sin_family = AF_INET;
 sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 sockaddr.sin_port = htons(10004);
 
 listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
 
 bind(listenfd,(struct sockaddr *) &sockaddr,sizeof(sockaddr));
 
 listen(listenfd,1024);

 
 printf("Please wait for the client information\n");
 
 for(;;)
 {
 if((connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)NULL,NULL))==-1)
 {
 printf("accpet socket error: %s errno :%d\n",strerror(errno),errno);
 continue;
 }
 
 n = recv(connfd,buff,MAXLINE,0);
 buff[n] = '\0';
 printf("recv msg from client:%s",buff);
 close(connfd);
 }
 close(listenfd);
 }

-執行：gcc server.c -o server    后啟動 ./server 服務端程序-------------------------------------------------------

 

      > 1、代碼展示，功能介紹

　　　上面這個簡單的socket通信的代碼要實現的功能:從客戶端發送一條消息后，服務端接收這條消息，並在服務端顯示（recv msg from client：****）。

　　　

　　> 2、首先介紹一下客戶端和服務端中函數的功能以及函數的原形。 

#include <sys/socket.h>　
int socket(int family, int type, int protocol);   //指定期望的通信協議類型，返回的文件描述符和套接字描述符類似，我們成為套接字描述符，簡稱sockfd  

 family:協議族

family	說明
AF_INET	IPv4協議
AF_INET6	IPv6
AF_LOCAL	Unix域協議（15章）
AF_ROUTE	路由套接字（18章）
AF_KEY	密鑰套接字（19章）

 type:套接字的類型

type	說明
SOCK_STREAM（常用）	字節流套接字
SOCK_DGRAM	數據報套接字
SOCK_SEQPACKET	有序分組套接字
SOCK_RAW	原始套接字

 protocol：協議類型的常量或設置為0，以選擇給定的family和type組合的系統默認值

protocol	說明
IPPROTO_TCP	TCP傳輸協議
IPPROTO_UDP	UDP傳輸協議
IPPROTO_SCTP	SCTP傳輸協議

  　　

#include<arpa/inet.h>
int inet_pton(int family,const char *strptr,void *addrptr);//成功返回1，格式不對返回0，出錯返回-1
//作用：p代表表達式 n代表數值  以后所寫的所有代碼中都有可能會需要這個函數，所以這個函數很重要
//將char所指向的字符串，通過addrptr指針存放
//他的反函數：  inet_ntop（）作用相反。可以百度查閱這個函數的功能。因為例子里我們沒有涉及到，就不介紹了。以后用到的時候再說
//需要注意的是：當他發生錯誤的時候，errno的值會被置為EAFNOSUPPORT 關於errno值我們一會兒介紹。

#include <sys/socket.h> 
int connect(int sockfd,const struct sockaddr* servaddr,socklen_t addrlen);//用connect函數來建立與TCP服務器的連接

#include<unistd.h>
int close(int sockfd);//關閉socket，並終止TCP連接

#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd,const struct* myaddr,socklen_t addrlen);//把本地協議地址賦予一個套接字。也就是將32位的IPv4或128位ipv6與16位的TCP或者UDP組合。

#include<sys/socket.h>
int listen(int sockfd,int backlog)//成功返回0,失敗返回-1     listen函數僅由TCP服務器調用
//listen函數將會做兩件事：
//1:我們在創建套接字的時候使用了socket函數，它創建的套接字是主動套接字，bind函數的功能就是通過這個將主動套接字，變成被動套接字，告訴內核應該接受指向這個套接字的請//求,CLOSED狀態變成LISTEN狀態
//2：本函數的第二個參數規定了內核要為該套接字排隊的最大連接個數。

#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd,struct sockaddr* cliaddr,socklen_t *addrlen);//成功返回描述符，失敗返回-1
//1、如果第二三個參數為空，代表了，我們對客戶的身份不感興趣，因此置為NULL；
//2、第一個參數為socket創建的監聽套接字，返回的是已連接套接字，兩個套接字是有區別的，而且非常重要。區別：我們所創建的監聽套接字一般服務器只創建一個，並且一直存在。而內核會為每一個服務器進程的客戶連接建立一個連接套接字，當服務器完成對某個給定客戶的服務時，連接套接字就會被關閉。

　　

      

　　總結：我們學校的實驗室是雲計算實驗室，有很多的集群，我在上面開了2台虛擬機，在兩台Linux系統上跑。可以成功接收。只要將IP設置好即可，注意，關掉防火牆：service iptables stop;

　　> 3、關於連接三次握手和TCP連接關閉時候的分組交換

　　三次握手：

　　為了更好的理解connect、bind、close三個函數，了解一下TCP連接的建立和終止是很有必要的。（請務必理解理解上面的所有的函數后，再看這節）。

　　1、服務器首先必須被打開，等待准備接受外來的連接。我們上面的例子用到了socket、bind、listen這3個函數。之后，我們稱為服務端被被動打開了。

　　2、客戶端是通過connect發起主動打開。

　　

      3、主動打開后，客戶TCP發送了一個SYN（同步）分節，它告訴服務器客戶將在連接中只發送的數據的初始序列號，SYN分節不攜帶數據。它發送的IP數據報，只有一個IP首部、一個TCP首部以及TCP選項。

　　4、服務器必須確認（ACK）客戶的SYN，同時自己也發送一個SYN分節，它含有服務器將在同一連接中發送的數據的初始序列號。服務器在單個分節中發送SYN和對客戶SYN的ACK確認（+1）。

　　5、客戶必須確認服務器的SYN分節。

　　上面的過程稱為TCP的三次握手。

　   注：SYN（synchronous）是TCP/IP建立連接時使用的握手信號。在客戶機和服務器之間建立正常的TCP網絡連接時，客戶機首先發出一個SYN消息，服務器使用SYN+ACK應答表示接收到了這個消息，最后客戶機再以ACK消息響應。這樣在客戶機和服務器之間才能建立起可靠的TCP連接，數據才可以在客戶機和服務器之間傳遞

 

　　TCP連接終止

　　終止一個連接需要4個分節。

　　1、通過調用close，我們執行主動關閉，TCP發送一個FIN（finish，表示結束），表示數據發送完畢。

　　2、對端接收到FIN后，執行被動關閉。

　   3、一段時候后，接收到文件結束符的應用進程，將調用close關閉它的套接字。於是套接字也發送一個了FIN。

　　4、確認這個FIN ACK+1   下圖很清楚的表達了。　　

　　5、我們也稱它為TCP四次握手。

　　

      > 4、IPv4、IPv6套接字的地址結構

　　IPv4地址結構：　

struct in_addr {
   in_addr_t  s_addr;  
};

struct sockaddr_in {
   uint8_t sin_len; //無符號8位整型
   sa_family_t sin_famliy;  /*AF_INET*/
   in_port_t  sin_port;     
 9    struct in_addr sin_addr;   /*32位 IPv4 地址*/
  char sin_zero[8];      /*unuse*/  
 11 };
 //頭文件 #include <sys/types.h>
 //sa_family_t和socklen_t 頭文件 #include <sys/socket.h>
 //in_addr_t in_port_t 頭文件 #include <netinet/in.h>

 

　　IPv6地址結構：

struct in6_addr {
   uint8_t  s6_addr[16];  
};

#define SIN6_LEN

struct sockaddr_in6 {
   uint8_t sin6_len;
   sa_family_t sin6_famliy;
   in_port_t  sin6_port;

   uint32_t sin6_flowinfo;
   struct in6_addr sin6_addr;

   uint32_t sin6_scope_id;   
};

 

　　> 5、一些好的學習網站總結

　　1、關於51CTO上的這個視頻http://edu.51cto.com/course/course_id-903.html，我買了，但是講的非常爛，建議大家不要購買。教課的老師也就是照着書念，還不如自己。浪費錢。

　　2、http://www.cnblogs.com/skynet/archive/2010/12/12/1903949.html 

　　     http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7445768/

　　　  http://www.oschina.net/code/snippet_97047_675

           這幾篇博客不錯，能帶你入門。

　　> 6、代碼下載

　　Github: https://github.com/micwu/Demo

　　> 7、總結

　　 學習之路是很蠻長的。想要學好，非常難，需要長期的積累。我也正在學習中。經過了很多的挫折，但是有理想，就一定能成功。希望大家想走Linux下服務器編程的同志們，一起加油吧。

　　> 8、echo實現

　　

　　代碼下載：Github