Linux下简单的socket通信实例

Linux下简单的socket通信实例

 

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

                                                                                                                                      —Bruce Lee

      学习网络编程也一段时间了，刚开始看《UNIX网络编程》的时候，觉得这本厚厚的书好难啊！看到后来，发现并没有想象中的那么难。如果你是新手，建议你看到第二部分结束后，开始着手写代码。不写代码肯定是不行的。看100遍也没有敲一遍实现一遍来的清楚。敲完以后，带着问题去看书，你会更加有针对性。提高的速度是飞快的，这也是学习任何一本书、一门语言的唯一手段。

　　写这个博客也是因为刚开始学的时候，查了好多别人写的东西，百度了以后，发现大家只是把所有的代码一贴。并没有讲解每个函数的功能。我甚至不知道哪个函数是哪个头文件下的。造成我对函数很不理解。下面我会对每个函数的功能，和它的头文件以及函数原型写出来，让大家参考，第一次写博客，有什么错误的地方，希望大家指正。可以在下面给我留言，也是我继续写下去的动力。

     我很希望和大家一起分享学习网络编程遇到的种种困难与不顺，也希望和大家一起讨论其中遇到的问题，一起成长，如果你刚开始打算学习网络编程，那这篇文章一定能给你一些帮助。

　　我的邮箱：cvmimi_linhai@foxmail.com，转载请注明出处：http://www.cnblogs.com/yusenwu/p/4579167.html。

     关于怎样介绍这个简单的实例：（基本上涵盖了《UNIX网络编程》1-5章的内容，更深，更细的，需要我们再细读这本书）

      --> 1、代码展示，功能介绍

　　--> 2、首先介绍一下客户端和服务端中函数的功能以及函数的原形。

　　--> 3、关于连接三次握手和TCP连接关闭时候的分组交换

      --> 4、IPv4、IPv6套接字的地址结构

　　--> 5、一些好的学习网站总结

　　--> 6、代码下载

　　--> 7、总结

　　--> 8、实现一个echo的实例，代码可以到Github上下载

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> 
");
 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
",strerror(errno),errno);
 exit(0);
 }

 printf("send message to server
");

 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
");
 exit(0);
 }

-执行：gcc client.c -o client    后启动 ./client 客户端程序 启动前先启动./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
");
 
 for(;;)
 {
 if((connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)NULL,NULL))==-1)
 {
 printf("accpet socket error: %s errno :%d
",strerror(errno),errno);
 continue;
 }
 
 n = recv(connfd,buff,MAXLINE,0);
 buff[n] = '';
 printf("recv msg from client:%s",buff);
 close(connfd);
 }
 close(listenfd);
 }

-执行：gcc server.c -o server    后启动 ./server 服务端程序-------------------------------------------------------

      > 1、代码展示，功能介绍

　　　上面这个简单的socket通信的代码要实现的功能:从客户端发送一条消息后，服务端接收这条消息，并在服务端显示（recv msg from client：****）。

　　　

　　> 2、首先介绍一下客户端和服务端中函数的功能以及函数的原形。 

#include <sys/socket.h>　
int socket(int family, int type, int protocol);   //指定期望的通信协议类型，返回的文件描述符和套接字描述符类似，我们成为套接字描述符，简称sockfd  

 family:协议族

family	说明
AF_INET	IPv4协议
AF_INET6	IPv6
AF_LOCAL	Unix域协议（15章）
AF_ROUTE	路由套接字（18章）
AF_KEY	密钥套接字（19章）

 type:套接字的类型

type	说明
SOCK_STREAM（常用）	字节流套接字
SOCK_DGRAM	数据报套接字
SOCK_SEQPACKET	有序分组套接字
SOCK_RAW	原始套接字

 protocol：协议类型的常量或设置为0，以选择给定的family和type组合的系统默认值

protocol	说明
IPPROTO_TCP	TCP传输协议
IPPROTO_UDP	UDP传输协议
IPPROTO_SCTP	SCTP传输协议

  　　

#include<arpa/inet.h>
int inet_pton(int family,const char *strptr,void *addrptr);//成功返回1，格式不对返回0，出错返回-1
//作用：p代表表达式 n代表数值  以后所写的所有代码中都有可能会需要这个函数，所以这个函数很重要
//将char所指向的字符串，通过addrptr指针存放
//他的反函数：  inet_ntop（）作用相反。可以百度查阅这个函数的功能。因为例子里我们没有涉及到，就不介绍了。以后用到的时候再说
//需要注意的是：当他发生错误的时候，errno的值会被置为EAFNOSUPPORT 关于errno值我们一会儿介绍。

#include <sys/socket.h> 
int connect(int sockfd,const struct sockaddr* servaddr,socklen_t addrlen);//用connect函数来建立与TCP服务器的连接

#include<unistd.h>
int close(int sockfd);//关闭socket，并终止TCP连接

#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd,const struct* myaddr,socklen_t addrlen);//把本地协议地址赋予一个套接字。也就是将32位的IPv4或128位ipv6与16位的TCP或者UDP组合。

#include<sys/socket.h>
int listen(int sockfd,int backlog)//成功返回0,失败返回-1     listen函数仅由TCP服务器调用
//listen函数将会做两件事：
//1:我们在创建套接字的时候使用了socket函数，它创建的套接字是主动套接字，bind函数的功能就是通过这个将主动套接字，变成被动套接字，告诉内核应该接受指向这个套接字的请//求,CLOSED状态变成LISTEN状态
//2：本函数的第二个参数规定了内核要为该套接字排队的最大连接个数。

#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd,struct sockaddr* cliaddr,socklen_t *addrlen);//成功返回描述符，失败返回-1
//1、如果第二三个参数为空，代表了，我们对客户的身份不感兴趣，因此置为NULL；
//2、第一个参数为socket创建的监听套接字，返回的是已连接套接字，两个套接字是有区别的，而且非常重要。区别：我们所创建的监听套接字一般服务器只创建一个，并且一直存在。而内核会为每一个服务器进程的客户连接建立一个连接套接字，当服务器完成对某个给定客户的服务时，连接套接字就会被关闭。

　　

      

　　总结：我们学校的实验室是云计算实验室，有很多的集群，我在上面开了2台虚拟机，在两台Linux系统上跑。可以成功接收。只要将IP设置好即可，注意，关掉防火墙：service iptables stop;

　　> 3、关于连接三次握手和TCP连接关闭时候的分组交换

　　三次握手：

　　为了更好的理解connect、bind、close三个函数，了解一下TCP连接的建立和终止是很有必要的。（请务必理解理解上面的所有的函数后，再看这节）。

　　1、服务器首先必须被打开，等待准备接受外来的连接。我们上面的例子用到了socket、bind、listen这3个函数。之后，我们称为服务端被被动打开了。

　　2、客户端是通过connect发起主动打开。

　　

      3、主动打开后，客户TCP发送了一个SYN（同步）分节，它告诉服务器客户将在连接中只发送的数据的初始序列号，SYN分节不携带数据。它发送的IP数据报，只有一个IP首部、一个TCP首部以及TCP选项。

　　4、服务器必须确认（ACK）客户的SYN，同时自己也发送一个SYN分节，它含有服务器将在同一连接中发送的数据的初始序列号。服务器在单个分节中发送SYN和对客户SYN的ACK确认（+1）。

　　5、客户必须确认服务器的SYN分节。

　　上面的过程称为TCP的三次握手。

　   注：SYN（synchronous）是TCP/IP建立连接时使用的握手信号。在客户机和服务器之间建立正常的TCP网络连接时，客户机首先发出一个SYN消息，服务器使用SYN+ACK应答表示接收到了这个消息，最后客户机再以ACK消息响应。这样在客户机和服务器之间才能建立起可靠的TCP连接，数据才可以在客户机和服务器之间传递

　　TCP连接终止

　　终止一个连接需要4个分节。

　　1、通过调用close，我们执行主动关闭，TCP发送一个FIN（finish，表示结束），表示数据发送完毕。

　　2、对端接收到FIN后，执行被动关闭。

　   3、一段时候后，接收到文件结束符的应用进程，将调用close关闭它的套接字。于是套接字也发送一个了FIN。

　　4、确认这个FIN ACK+1   下图很清楚的表达了。　　

　　5、我们也称它为TCP四次握手。

　　

      > 4、IPv4、IPv6套接字的地址结构

　　IPv4地址结构：　

struct in_addr {
   in_addr_t  s_addr;  
};

struct sockaddr_in {
   uint8_t sin_len; //无符号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 };
 //头文件 #include <sys/types.h>
 //sa_family_t和socklen_t 头文件 #include <sys/socket.h>
 //in_addr_t in_port_t 头文件 #include <netinet/in.h>

　　IPv6地址结构：

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、一些好的学习网站总结

　　1、关于51CTO上的这个视频http://edu.51cto.com/course/course_id-903.html，我买了，但是讲的非常烂，建议大家不要购买。教课的老师也就是照着书念，还不如自己。浪费钱。

　　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

           这几篇博客不错，能带你入门。

　　> 6、代码下载

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

　　> 7、总结

　　 学习之路是很蛮长的。想要学好，非常难，需要长期的积累。我也正在学习中。经过了很多的挫折，但是有理想，就一定能成功。希望大家想走Linux下服务器编程的同志们，一起加油吧。

　　> 8、echo实现

　　

　　代码下载：Github