tcp网络编程（网络编程-2TCPUDP编程）
tcp网络编程（网络编程-2TCPUDP编程）特点套接字type:套接字类(SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW等)protocol:协议类别(0、IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP等返回值:
1、UDP编程1.1、UDP编程-创建套接字#include <sys/socket.h>
int socket(int family int type int protocol);
功能
创建一个用于网络通信的socket套接字（描述符）
参数
family:协议族(AF_INET、AF_INET6、PF_PACKET等)
type:套接字类(SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW等)
protocol:协议类别(0、IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP等
返回值:
套接字
特点
创建套接字时，系统不会分配端口
创建的套接字默认属性是主动的，即主动发起服务的请求;当作为服务器时，往往需要修改为被动的
1.2、UDP编程-发送数据ssize_t sendto(int sockfd，const void *buf size_t nbytes int flags const struct sockaddr *to socklen_t addrlen);
功能：
向to结构体指针中指定的ip，发送UDP数据
参数：
sockfd：套接字
buf： 发送数据缓冲区
nbytes: 发送数据缓冲区的大小
flags：一般为0
to： 指向目的主机地址结构体的指针
addrlen：to所指向内容的长度
返回值：
成功:发送数据的字符数
失败: -1
注意：
通过to和addrlen确定目的地址
可以发送0长度的UDP数据包
1.3、UDP编程-绑定端口int bind(int sockfd const struct sockaddr *myaddr，socklen_t addrlen);
功能：将本地协议地址与sockfd绑定
参数：
sockfd： socket套接字
myaddr： 指向特定协议的地址结构指针
addrlen：该地址结构的长度
返回值 :
成功：返回0
失败：其他
1.4、UDP编程-接收数据ssize_t recvfrom(int sockfd void *buf size_t nbytes int flags struct sockaddr *from socklen_t *addrlen);
功能 ：
接收UDP数据，并将源地址信息保存在from指向的结构中
参数 :
sockfd:套接字
buf： 接收数据缓冲区
nbytes:接收数据缓冲区的大小
flags： 套接字标志(常为0)
from： 源地址结构体指针，用来保存数据的来源
addrlen: from所指内容的长度
返回值：
成功:接收到的字符数
失败: -1
注意：
通过from和addrlen参数存放数据来源信息
from和addrlen可以为NULL 表示不保存数据来源
1.5、UDP编程-客户端示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <ARPa/inet.h>
#define SERVER_IP "192.168.0.108"
#define SERVER_PORT 8080
int main(int argc char *argv[])
{
int sockfd;
sockfd = socket(AF_INET SOCK_DGRAM 0); //创建UDP套接字
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
exit(-1);
}
struct sockaddr_in dest_addr;
bzero(&dest_addr sizeof(dest_addr));
dest_addr.sin_family = AF_INET;
dest_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
inet_pton(AF_INET SERVER_IP &dest_addr.sin_addr);
printf("UDP server %s:%d\n" SERVER_IP SERVER_PORT);
while(1)
{
char send_buf[512] = "";
fgets(send_buf sizeof(send_buf) stdin);//获取输入
send_buf[strlen(send_buf)-1] = '\0';
sendto(sockfd send_buf strlen(send_buf) 0 (struct sockaddr*)&dest_addr sizeof(dest_addr));//发送数据
}
close(sockfd);
return 0;
}
1.6、UDP编程-服务端示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define SERVER_IP "192.168.0.104"
#define SERVER_PORT 8080
int main(int argc char *argv[])
{
int sockfd;
sockfd = socket(AF_INET SOCK_DGRAM 0);
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
exit(-1);
}
struct sockaddr_in my_addr;
bzero(&my_addr sizeof(my_addr));
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
printf("server bind port: %d\n" SERVER_PORT);
int ret = bind(sockfd (struct sockaddr*)&my_addr sizeof(my_addr));
if(ret != 0)
{
perror("bind");
close(sockfd);
exit(-1);
}
printf("receive data：\n");
while(1)
{
int recv_len;
char recv_buf[512] = "";
struct sockaddr_in client_addr;
char client_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";//INET_ADDRSTRLEN=16
socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);
recv_len = recvfrom(sockfd recv_buf sizeof(recv_buf) 0 (struct sockaddr*)&client_addr &cliaddr_len);
inet_ntop(AF_INET &client_addr.sin_addr client_ip INET_ADDRSTRLEN);
//char *client_ip_pr=inet_ntoa(client_addr.sin_addr);
printf("client_ip:%s client_port:%d\n" client_ip ntohs(client_addr.sin_port));
printf("data(%d):%s\n" recv_len recv_buf);
}
close(sockfd);
return 0;
}
1.7、UDP广播
广播：由一台主机向该主机所在局域网内的所有主机发送数据的方式 ，广播只能用UDP或原始IP实现，不能用TCP
广播的用途：
单个服务器与多个客户主机通信时减少分组流通
地址解析协议（ARP）
动态主机配置协议（DHCP）
网络时间协议（NTP）
广播的特点：
处于同一子网的所有主机都必须处理数据
UDP数据包会沿协议栈向上一直到UDP层
运行音视频等较高速率工作的应用，会带来大负
局限于局域网内使用
UDP广播地址
{网络ID，主机ID}
网络ID表示由子网掩码中1覆盖的连续位
主机ID表示由子网掩码中0覆盖的连续位
定向广播地址：主机ID全1
例：对于192.168.220.0/24，其定向广播地址为 192.168.220.255
通常路由器不会转发该广播
受限广播地址：255.255.255.255
路由器从不转发该广播
套接字选项
int setsockopt(int sockfd int level int optname const void *optval socklen_t optlen);
功能：
设置套接字选项值
参数：
sockfd：套接字
level： 被设置的选项的级别，如果想要在套接字级别上设置选项，就必须把level设置为 SOL_SOCKET
optname:准备设置的选项，option_name可以有哪些取值，这取决于level
optval：类型
optlen：
返回值：
成功:0
失败: -1
示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define SERVER_IP "192.168.0.104"
#define SERVER_PORT 8080
int main(int argc char *argv[])
{
int sockfd=0;
sockfd = socket(AF_INET SOCK_DGRAM 0);
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
exit(-1);
}
struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
printf("server bind port: %d\n" SERVER_PORT);
int opt=1;
setsockopt(sockfd SOL_SOCKET SO_BROADCAST &opt sizeof(opt));
char send_buf[1024]={0};
strcpy(send_buf "this is broadbast msg\n");
int len = sendto(sockfd send_buf strlen(send_buf) 0 (struct sockaddr *)&server_addr sizeof(server_addr));
if(len<0)
{
printf("send error\n");
close(sockfd);
return -1;
}
printf("send success\n");
close(sockfd);
return 0;
}
1.8、UDP多播（组播）
多播： 数据的收发仅仅在同一分组中进行多播的特点：
多播地址标示一组接口
多播可以用于广域网使用
在IPv4中，多播是可选的
UDP多播地址
IPv4的D类地址是多播地址
十进制：224.0.0.1 - 239.255.255.254
十六进制：E0.00.00.01 - EF.FF.FF.FE 特殊的IP地址多播地址：224.0.0.1：是所有主机组，子网上所有具有多播能力的节点（主机、路由器、打印机）必须在所有具有多播能力的接口上加入该组。224.0.0.2：是所有路由器组，子网上所有多播路由器必须在所有具有多播能力的接口上加入该组。
多播地址分类：
224.0.0.0 -- 224.0.255 链路局部的多播地址，是低级拓扑和维护协议保留的，多播路由器不转发以这些地址为目的地址的数据报
224.0.1.0 -- 224.0.1.255: 为用户可用的组播地址（临时组地址），可以用于 Internet 上的。224.0.2.0 -- 238.255.255.255: 用户可用的组播地址（临时组地址），全网范围内有效239.0.0.0 -- 239.255.255.255: 为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效
- 在IPv4因特网域(AF_INET)中，多播地址结构体用如下结构体ip_mreq表示
struct in_addr{
in_addr_t s_addr;
};
struct ip_mreq{
struct in_addr imr_multiaddr;//多播组ip
struct in_addr imr_interface;//将要添加到的多播组ip
};
套接口选项
int setsockopt(int sockfd int level int optname const void *optval socklen_t optlen);
功能：
设置套接字选项值
参数：
sockfd：套接字
level： 被设置的选项的级别，IPPROTO_IP
optname: IP_ADD_MEMBERSHIP ：加入多播组 ，IP_DROP_MEMBERSHIP ：离开多播组
optval：类型 ip_mreq{}
optlen：
返回值：
成功:0
失败: -1
为什么要用组播：
单播和组播是寻址方案的两个极端（要么单个、要么全部），多播则是两者之间的一种折中的方案，多播数据报只应该由对它感兴趣的接口接收。另外，广播一般局限于局域网内使用，多播则既可用于局域网，也可跨广域网使用。
2、TCP编程2.1、TCP介绍
- 作为客户端需要具备的条件
(1) 知道服务器的ip、port
(2) 主动连接 服务器
- 需要用到的函数
socket : 创建TCP套接字(主动)
connect:连接服务器
send:发送数据到服务器
recv: 接受服务器的响应
close:关闭连接
2.2、TCP客户端相关函数2.2.1 创建TCP套接字函数 int sockfd;
sockfd = socket(AF_INET SOCK_STREAM 0);// 创建通信端点：套接字2.2.2 连接服务器函数
int connect(int sockfd const struct sockaddr *addr socklen_t len);
功能：主动跟服务器建立链接
参数：
sockfd：socket套接字
addr: 连接的服务器地址结构
len： 地址结构体长度
返回值:
成功：0 失败：其他
注意：
• connect建立连接之后不会产生新的套接字
• 连接成功后才可以开始传输TCP数据
#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd const void* buf size_t nbytes int flags);
功能：用于发送数据
参数：
sockfd： 已建立连接的套接字
buf： 发送数据的地址
nbytes: 发送缓数据的大小(以字节为单位)
flags: 套接字标志(常为0)
注意：不能用TCP协议发送0长度的数据包
2.2.4 TCP接收数据#include <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd void *buf size_t nbytes int flags);
功能：用于接收网络数据
参数：
• sockfd：套接字
• buf: 接收网络数据的缓冲区的地址
• nbytes:接收缓冲区的大小(以字节为单位)
• flags: 套接字标志(常为0)
返回值：成功接收到字节数
2.2.5 客户端代码#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define SERVER_IP "192.168.0.107"
#define SERVER_PORT 8080
int main(int argc char *argv[])
{
int sockfd;
sockfd = socket(AF_INET SOCK_STREAM 0);// 创建通信端点：套接字
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
exit(-1);
}
struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr sizeof(server_addr)); // 初始化服务器地址
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
inet_pton(AF_INET SERVER_IP &server_addr.sin_addr);
int err_log = connect(sockfd (struct sockaddr*)&server_addr sizeof(server_addr)); // 主动连接服务器
if(err_log != 0)
{
perror("connect");
close(sockfd);
exit(-1);
}
char send_buf[1024] = "";
printf("send data to [%s:%d]\n" SERVER_IP SERVER_PORT);
while(1)
{
printf("send:");
fgets(send_buf sizeof(send_buf) stdin);
send_buf[strlen(send_buf)-1]='\0';
send(sockfd send_buf strlen(send_buf) 0); // 向服务器发送信息
}
close(sockfd);
return 0;
}
2.3、TCP服务端相关函数
做为TCP服务器需要具备的条件
• 具备一个可以确知的地址
• 让操作系统知道是一个服务器，而不是客户端
• 等待连接的到来
对于面向连接的TCP协议来说，连接的建立才真正意味着数据通信的开始
bind用法和UDP服务端使用一样，
struct sockaddr_in my_addr;
bzero(&my_addr sizeof(my_addr));
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons(port);
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
int err_log = bind(sockfd (struct sockaddr*)&my_addr sizeof(my_addr));
if( err_log != 0)
{
perror("binding");
close(sockfd);
exit(-1);
}2.3.2、listen函数
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd int backlog);
功能：
• 将套接字由主动修改为被动
• 使操作系统为该套接字设置一个连接队列，用来记录所有连接到该套接字的连接
参数：
• sockfd： socket监听套接字
• backlog：连接队列的长度
返回值：
• 成功：返回0
• 失败：其他
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd struct sockaddr *cliaddr socklen_t *addrlen);
功能：从已连接队列中取出一个已经建立的连接，如果没有任何连接可用，则进入睡眠等待(阻塞)
参数：
• sockfd： socket监听套接字
• cliaddr: 用于存放客户端套接字地址结构
• addrlen：套接字地址结构体长度的地址
返回值：已连接套接字
注意：返回的是一个已连接套接字，这个套接字代表当前这个连接
2.3.4、服务端的代码#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define SERVER_PORT 8080
int main(int argc char *argv[])
{ //创建套接字
int sockfd = socket(AF_INET SOCK_STREAM 0);
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
exit(-1);
}
struct sockaddr_in my_addr;
bzero(&my_addr sizeof(my_addr));
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
int err_log = bind(sockfd (struct sockaddr*)&my_addr sizeof(my_addr));
if( err_log != 0)
{
perror("binding");
close(sockfd);
exit(-1);
}
err_log = listen(sockfd 10);
if(err_log != 0)
{
perror("listen");
close(sockfd);
exit(-1);
}
printf("listen client port=%d...\n" SERVER_PORT);
while(1)
{
struct sockaddr_in client_addr;
char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";
socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);
int connfd;
connfd = accept(sockfd (struct sockaddr*)&client_addr &cliaddr_len);
if(connfd < 0)
{
perror("accept");
continue;
}
inet_ntop(AF_INET &client_addr.sin_addr cli_ip INET_ADDRSTRLEN);
printf("----------------------------------------------\n");
printf("client ip=%s port=%d\n" cli_ip ntohs(client_addr.sin_port));
char recv_buf[2048] = "";
while( recv(connfd recv_buf sizeof(recv_buf) 0) > 0 )
{
printf("\nrecv data:\n");
printf("%s\n" recv_buf);
}
close(connfd); //关闭已连接套接字
printf("client closed!\n");
}
close(sockfd); //关闭监听套接字
return 0;
}
