linux 網絡編程

阿新 • • 發佈：2017-08-26

例子 blog soc ems 二進制 sel dto print msg_oob

linux網絡編程中主要分為服務器和客戶端兩部分，而網絡編程中又分為TCP和UDP兩種。
TCP（傳輸控制協議）和UDP（用戶數據報協議是網絡體系結構TCP/IP模型中傳輸層一層中的兩個不同的通信協議。
TCP：傳輸控制協議，一種面向連接的協議，給用戶進程提供可靠的全雙工的字節流，TCP套接口是字節流套接口(stream socket)的一種。
UDP：用戶數據報協議。UDP是一種無連接協議。UDP套接口是數據報套接口(datagram socket)的一種。

============================================TCP=======================================

A、建立服務器的步驟（TCP）：
（1）創建TCP套接字： socket(int domain, int type, int protocol);

（2）設置端口號和IP： struct sockaddr_in （本結構體包含端口號和IP等信息）

（3）綁定套接字與網絡地址： bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

（4）將待連接套接字設置為監聽套接字，並設置最大同時接收連接請求個數：listen(int socket, int backlog);

（5）等待客戶端連接的請求：accept

(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

（6）進行通信：recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);或用read()也可以

（7）關閉套接字：int close(int fildes);

B、建立客戶端（TCP）：
（1）創建TCP套接字：socket(int domain, int type, int protocol);

（2）設置服務器的IP與端口號：struct sockaddr_in （本結構體包含端口號和IP等信息）

（3）發送連接請求：connect

(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

（4）進行通信：send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);或用write()也可以

（5）關閉套接字：int close(int fildes);

==========================================UDP========================================
A、建立服務器的步驟（UDP）：
（1）創建UDP套接字： socket(int domain, int type, int protocol);

（2）設置端口號和IP： struct sockaddr_in （本結構體包含端口號和IP等信息）

（3）綁定套接字與網絡地址： bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

（4）進行通信：recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

（5）關閉套接字：int close(int fildes);

B、建立客戶端（UDP）：
（1）創建UDP套接字： socket(int domain, int type, int protocol);

（2）設置端口號和IP： struct sockaddr_in （本結構體包含端口號和IP等信息）

（3）進行通信：sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

（4）關閉套接字：int close(int fildes);

一、創建套接字

1、頭文件 #include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 int socket(int domain, int type, int protocol);
參數：
a、domain：
AF_INET / PF_INET ：網際協議
AF_UNIX / PF_UNIX :本地協議

b、type：
SOCK_STREAM :流式套接字（TCP）
SOCK_DGRAM :數據報套接字（UDP）

c、protocol：協議
一般寫為0 ：當protocol為0時，會自動選擇type類型對應的默認協議。

3、返回值：
成功：等待連接的套接字
失敗：-1

二、綁定套接字與網絡地址

1、頭文件 #include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

參數：
a、sockfd：等待連接套接字
b、addr：包含本地地址（IP+PORT）的通用地址結構體的指針
c、addrlen:地址結構體大小

3、返回值：
成功：0
失敗：-1

三、將待連接套接字設置為監聽套接字，並設置最大同時接收連接請求個數

1、頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 int listen(int socket, int backlog);
參數：
a、sockfd：待連接套接字
b、最大同時連接請求個數

3、返回值：
成功：0，並將sockfd設置為監聽套接字
失敗：-1

四、等待對端連接請求

1、頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

參數：
a、sockfd：經過listen()之後的監聽套接字
b、addr：本來為(struct sockaddr_in)型的結構體，但是寫進來的時候要強轉成為(struct sockaddr *)型

c、addrlen:為(struct sockaddr_in)結構體的大小

3、返回值：
成功：返回一個非負整數的文件描述符
失敗-1

五、連接對端監聽套接字

1、頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);

參數：
a、sockfd：待連接的套接字
b、addr：本來為(struct sockaddr_in)型的結構體，但是寫進來的時候要強轉成為(struct sockaddr *)型
c、addrlen：為(struct sockaddr_in)結構體的大小

3、返回值：
成功：0
失敗：-1

六、斷開本端連接套接字

1、頭文件 #include <unistd.h>

2、接口聲明 int close(int fd);
參數：
a、fd：文件描述符

3、返回值：
成功：0
失敗：-1

七、斷開本端連接套接字

1、頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 int shutdown(int sockfd, int how);
參數：
a、sockfd：accept()成功之後的已連接套接字(文件描述符)

b、how：斷開方式
SHUT_RD
Disables further receive operations. //關閉讀端

SHUT_WR
Disables further send operations. //關閉寫端

SHUT_RDWR
Disables further send and receive operations. //關閉讀寫端

3、返回值：
成功：0
失敗：-1

八、將文本地址轉化為二進制地址

1、頭文件 #include <arpa/inet.h>

2、接口聲明 int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
參數：
a、af：地址族：
AF_INET:ipv4地址
AF_INET6:ipv6地址

b、src：指向“點分式”ipv4或ipv6地址的指針：例如：192.168.1.105

c、dst：類型為(struct in_addr *)的指針

3、返回值：
成功：1
失敗：0代表地址與地址族不匹配，-1代表地址不合法

九、將二進制地址轉化為文本地址

1、頭文件 #include <arpa/inet.h>

2、接口聲明 const char *inet_ntop(int af, const void *src,
char *dst, socklen_t size);

參數：
a、af：地址族：
AF_INET:ipv4地址
AF_INET6:ipv6地址

b、src：指向“點分式”ipv4或ipv6地址的指針：例如：192.168.1.105

c、dst：地址緩沖區指針

d、size：地址緩沖區大小

3、返回值：
成功：returns a non-NULL pointer to dst.
失敗：NULL

十、向TCP套接字發送數據

1、頭文件IS #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
參數：
a、sockfd：已連接的套接字

b、buf：即將被發送的數據

c、len：數據長度

d、flags：發送標誌（可以填0）
MSG_EOR：當對端已關閉時，不產生SIGPIPE信號
MSG_OOB ：發送緊急（帶外）數據，只針對TCP連接

3、返回值：
成功：已發送字節數
失敗：-1

備註當flags為0時，send與write作用一樣，所以TCP也可以用write發送數據

十一、從TCP套接字接收數據

1、頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
參數：
a、sockfd：已連接套接字

b、buf：存儲數據緩沖區

c、len：緩沖區大小

d、flags：接收標誌(可以填0)

3、返回值：
成功：已接收字節數
失敗：-1
備註當flags為0時，recv與read作用一樣，所以TCP也可以用read來接收數據

十二、向UDP套接字發送數據

1、頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
參數：
a、sockfd：UDP(套接字) （SOCK_DGRAM :數據報套接字）

b、buf：即將被發送的數據

c、len：數據長度

d、flags：發送標誌：與send函數的flags一樣

e、dest_addr:對端網絡地址

f、addr_len:地址長度（struct sockaddr_in 的大小）

3、返回值：
成功：已發送字節數
失敗：-1

備註：
當dest_addr為NULL,aaddrlen為0時，sendto與send作用一致

十三、從UDP套接字接收數據

1、頭文件 #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

2、接口聲明 ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

參數：
a、sockfd：UDP(套接字) （SOCK_DGRAM :數據報套接字）

b、buf：存儲數據緩沖區

c、len：緩沖區大小

d、flags：接收標誌：與send函數的flags一樣

e、dest_addr:對端網絡地址

f、addr_len:地址長度（struct sockaddr_in 的大小）

3、返回值：
成功：已接收字節數
失敗：-1

十四、多路復用

1、頭文件 #include <sys/select.h>

2、接口聲明 int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
參數：
a、nfds：所有正在監測的套接字的最大值加1

b、readfds：讀就緒文件描述符集合

c、writefds：寫就緒文件描述符集合

d、execeptfds：異常就緒文件描述符集合

e、timeout：超時控制

3、返回值：
成功：就緒文件描述符總數（當超過返回時為0）
失敗-1

超時設置：
The timeout
The time structures involved are defined in <sys/time.h> and look like

struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */ 秒
long tv_usec; /* microseconds */ 微秒
};

and

struct timespec {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_nsec; /* nanoseconds */ 納秒
};

文件描述符集合操作函數：
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
void FD_ZERO(fd_set *set);

下面是簡單的例子，服務器負責接收數據，客戶端負責發送數據。

================================下面為TCP的代碼=====================

1、服務器：service.c

#include <sys/types.h>          
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <linux/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define IP "192.168.1.104"   //這是我的虛擬機上的IP，讀者要改成自己的IP
#define PORT 50001     //端口號（可改）
#define LISTEN_MAX 8   //最大同時接收連接請求個數
#define LENGTH 100     //數組的大小

int main(int argc,char *argv[])
{
    int sockfd; 
    char buf[LENGTH];
    //1、創建TCP套接字（SOCK_STREAM為TCP），AF_INET為ipv4
    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  
    if(sockfd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    
    //2、設置端口號和IP
    struct sockaddr_in srvaddr,cliaddr;
    socklen_t len = sizeof(cliaddr);
    srvaddr.sin_family = AF_INET;    //ipv4
    srvaddr.sin_port = htons(PORT);  //端口號
    inet_pton(AF_INET,IP,&srvaddr.sin_addr); //將文本地址轉化為二進制地址
    
    
    //3、綁定套接字與網絡地址
    int ret = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&srvaddr,len); 
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind");
        exit(1);
    }
    
    //4、將待連接套接字設置為監聽套接字，並設置最大同時接收連接請求個數4、
    int ret1 = listen(sockfd,LISTEN_MAX); 
    if(ret1 == -1)
    {
        perror("listen");
        exit(1);
    }
    
    //5、等待客戶端端連接的請求，這是阻塞的
    int connfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&len); 
    if(connfd == -1)
    {
        perror("accept");
        exit(1);
    }
    
    
    while(1)
    {
        memset(buf,0,sizeof(buf));
        recv(connfd,buf,sizeof(buf),0); //讀出客戶端發送過來的數據，這裏可以用read代替
        printf("from client:%s",buf);
        
        if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)
        {
            break;
        }
    }
    
    close(connfd);
    close(sockfd);
}

2、客戶端：client.c

#include <sys/types.h>          
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <linux/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define IP "192.168.1.104"   //這是我的虛擬機上的IP，讀者要改成自己的IP
#define PORT 50001    //端口號（要跟服務器上的一致）
#define LENGTH 100 //數組大小
int main(int argc,char *argv[])
{
    char buf[LENGTH];
    
    //1、創建TCP套接字（SOCK_STREAM為TCP），AF_INET為ipv4
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(sockfd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    
    
    //2、設置服務器的IP與端口號
    struct sockaddr_in srvaddr;
    socklen_t len = sizeof(srvaddr);
    srvaddr.sin_family = AF_INET;  //ipv4
    srvaddr.sin_port = htons(PORT);  //端口號
    inet_pton(AF_INET,IP,&srvaddr.sin_addr); //將文本地址轉化為二進制地址
    
    
    //3、發送連接請求,這是阻塞的
    int ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&srvaddr,len); 
    if(ret == -1)
    {
        perror("connect");
        exit(1);
    }
    
    while(1)
    {
        memset(buf,0,sizeof(buf));
        fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
        send(sockfd,buf,strlen(buf),0); //向服務器發送數據，這裏可以用write代替
        
       if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)
       {
           break;
       }
    }
    
    close(sockfd);
    return 0;
}

================================下面為UDP的代碼=====================

1、服務器：service.c

#include <sys/types.h>          
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <linux/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define IP "192.168.1.104"   //這是我的虛擬機上的IP，讀者要改成自己的IP
#define PORT 50002 //端口號
#define LENGTH 100 //數組大小


int main(int argc,char *argv[])
{
    // 1、創建UDP套接字 ，AF_INET為iPv4，SOCK_DGRAM為UDP
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0) ;
    if(sockfd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    
   //2、設置端口號和IP
   struct sockaddr_in  srvaddr,cliaddr;
   socklen_t len = sizeof(cliaddr);
   srvaddr.sin_family = AF_INET;
   srvaddr.sin_port = PORT;
   inet_pton(AF_INET,IP,&srvaddr.sin_addr); //將文本地址轉化為二進制地址
   
   //3、綁定套接字與網絡地址
  int ret = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&srvaddr,sizeof(srvaddr));
   if(ret == -1)
   {
       perror("bind");
       exit(1);
   }
   
   char buf[LENGTH];
   while(1)
   {
       memset(buf,0,sizeof(buf));
       recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&cliaddr,&len);
       printf("from client:%s",buf);
       if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)
       {
           break;
       }
   }
   
   close(sockfd);
   return 0;
   
}

2、客戶端：client.c

#include <sys/types.h>          
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <linux/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define IP "192.168.1.104"   //這是我的虛擬機上的IP，讀者要改成自己的IP
#define PORT 50002     //端口號（要跟服務器上的一致）
#define LENGTH 100 //數組大小

int main(int argc,char *argv[])
{
    //1、創建UDP套接字（SOCK_DGRAM為UDP），AF_INET為ipv4
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sockfd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    
    //2、設置對方的IP與端口號
    struct sockaddr_in srvaddr;
    srvaddr.sin_family = AF_INET;
    srvaddr.sin_port = PORT;
    inet_pton(AF_INET,IP,&srvaddr.sin_addr);//將文本地址轉化為二進制地址
    
    char buf[LENGTH];
    while(1)
    {
        memset(buf,0,sizeof(buf));
        fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
        sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&srvaddr,sizeof(srvaddr));
        if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)
        {
            break;
        }
    }
    
    close(sockfd);
}

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