socket 套接字编程

来源：互联网发布：windows ad域博客编辑：程序博客网时间：2024/05/16 10:34

一、socket含义：Linux中的网络编程通过Socket(套接字)接口实现，Socket是一种文件描述符。

套接字socket有三种类型：

1、流式套接字（SOCK_STREAM）

流式的套接字可以提供可靠的、面向连接的通讯流。它使用了TCP协议。TCP保证了数据传输的正确性和顺序性。

2、数据报套接字（SOCK_DGRAM）

数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证可靠，无差错,它使用数据报协议UDP。

3、原始套接字

原始套接字允许对低层协议如IP或ICMP直接访问，主要用于新的网络协议的测试等。

二、地址结构

struct sockaddr

{

u_short sa_family;

char sa_data[14];

}；

Sa_family: 地址族，采用“AF_xxx”的形式，如：AF_INET

Sa_data： 14字节的特定协议地址。

由于编程中一般并不直接针对sockaddr数据结构操作，而是使用与sockaddr等价的sockaddr_in数据结构。其地址结构如下所示：

struct sockaddr_in

{

short int sin_family; /* Internet地址族 */

unsigned short int sin_port; /* 端口号 */

struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */

unsigned char sin_zero[8]; /* 填0 */

}；

在网络通信中，网络地址是以二进制形式进行传输的，所以需要用到地址转换函数：

（1）、In_addr_t inet_addr(const char *cp)

功能：将字符串形式的IP地址转化为整数型的IP地址（网络字节序）

范例：in_addr.s_addr=inet_addr(“192.168.1.1”);

(2) ** char *inet_ntoa(structin_addr)

功能：将整数形式的IP地址转化为字符串形式的IP地址。

三、大端字节序与小段字节序

举例:如果我们将0x1234abcd写入到以0x0000 开始的内存中，则Little endian 和Big endian 模式的存放结果如下：

大端字节序:高字节放低地址，低字节放高地址；

小端字节序：低字节放低地址，高字节放高地址；

网络字节顺序采用大端字节序排序方式。

进行字节序转换的原因：例：INTEL的CPU使用的小端字节序MOTOROLA 68k系列CPU使用的是大端字节序 MOTOROLA发一个16位数据0X1234给INTEL, 传到INTEL时 ,就被INTEL解释为0X3412。

字节序转换函数：

头文件：#include <arpa/inet.h>

函数： uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

uint16_t ntohs(uint16_tnetshort);

这些函数名很好记，h表示host，n表示network，l表示32位长整数，s表示16位短整数。例如htonl表示将32位的长整数从主机字节序转换为网络字节序，例如将IP地址转换后准备发送。如果主机是小端字节序，这些函数将参数做相应的大小端转换然后返回，如果主机是大端字节序，这些函数不做转换，将参数原封不动地返回。

所以，上述函数含义为：

htons: 把unsigned short类型从主机序转换到网络序

htonl : 把unsigned long类型从主机序转换到网络序

ntohs: 把unsigned short类型从网络序转换到主机序

ntohl: 把unsigned long类型从网络序转换到主机序

四、地址转换

IP地址通常由数字加点(192.168.0.1)的形式表示，而在structin_addr中使用的是IP地址是由32位的整数表示的，为了转换我们可以使用下面两个函数：

int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp)

char *inet_ntoa(struct in_addr in)

函数里面 a 代表 ascii n 代表network.第一个函数表示将a.b.c.d形式的IP转换为32位的IP,存储在 inp指针里面。第二个是将32位IP转换为a.b.c.d的格式

五、进行Socket编程的常用函数有：

（1）int socket(int family, int type, int protocol);

函数作用：socket()打开一个网络通讯端口；

返回值：成功返回文件描述符，出错返回-1；

函数参数：family参数指定为AF_INET；对于TCP协议，type参数指定SOCK_STREAM，表示面向流的传输协议如果是UDP协议，则type参数指定为SOCK_DGRAM，表示面向数据报的传输协议；protocol参数的介绍从略，指定为0即可。

（2）bind绑定

函数原型：intbind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);

函数功能：服务器程序所监听的网络地址和端口号通常是固定不变的，其作用是将参数sockfd和myaddr绑定在一起，使sockfd这个用于网络通讯的文件描述符监听myaddr所

描述的地址和端口号

函数返回值：成功返回0，出错返回-1；

函数参数:struct sockaddr *是一个通用指针类型，myaddr参数实际上可以接受多种协议的sockaddr结构体，而它们的长度各不相同，所以需要第三个参数addrlen指定结构体的长度。

在server代码的socket()和bind()调用之间插入如下代码：

int opt = 1;

setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt,sizeof(opt));

(3)sockaddr_in初始化

bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));

servaddr.sin_family = AF_INET;

servaddr.sin_addr.s_addr =htonl(INADDR_ANY);

servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

该段的含义为：首先将整个结构体清零，然后设置地址类型为AF_INET，网络地址为INADDR_ANY，这个宏表示本地的任意IP地址，因为服务器可能有多个网卡，每个网卡也可能绑定多个IP地址，这样设置可以在所有的IP地址上监听，直到不某个客户端建立了连接时才确定下来到底用哪个IP地址，端口号为SERV_PORT，我们定义为8000

（4）accept连接

函数原型：int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);

函数功能：三次握手完成后，服务器调用accept()接受连接，如果服务器调用accept()时还没有客户端的连接请求，就阻塞等待直到有客户端连接上来。

函数参数： cliaddr是一个传出参数，addrlen参数是一个传入传出参数（value-resultargument），传入的是调用者提供的缓冲cliaddr

的长度以避免缓冲区溢出问题，传出的是客户端地址结构体的实际长度（有可能没有占满调用者提供的缓冲区）。

函数返回值：accept()返回时传出客户端的地址和端口号。

(5) connect连接

函数原型：intconnect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);

函数作用：客户端需要调用connect()连接服务器，connect和bind的参数形式一致，区别在于bind的参数是自己的地址，而connect的

参数是对方的地址。

函数返回值：成功返回0，出错返回-1；

六、基于TCP服务器的socket编程步骤：

1. 创建一个socket，用函数socket()

2. 绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind()

3.设置允许的最大连接数，用函数listen()

4.接收客户端上来的连接，用函数accept()

5.收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write()

6.关闭网络连接

基于TCP客户端的socket编程步骤：

1.创建一个socket，用函数socket()

2.设置要连接的对方的IP地址和端口等属性

3.连接服务器，用函数connect()

4.收发数据，用函数send()和recv()或者read()和write()

5.关闭网络连接

TCP模型见下表：

TCP服务器端程序（经检测无误）

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#define PORTNUM 3333int main(){    int sockfd,sock_fd;    int ret;    int addlen = sizeof(struct sockaddr);    int opt = 1;    struct sockaddr_in serv_addr,cli_addr;    char buf[1024];    int recvbytes;    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);    if(sockfd < 0)    {        printf("socket error.\n");    }    bzero(&serv_addr,sizeof(struct sockaddr));    serv_addr.sin_family = AF_INET;    serv_addr.sin_port = htons(PORTNUM);    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.33");    setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));    ret = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&serv_addr,addlen);    if(ret < 0)    {        printf("bind error.\n");    }    if(listen(sockfd,5) < 0)    {        printf("listen error.\n");    }    if(( sock_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cli_addr,&addlen)) < 0)    {        printf("accept error.\n");    }    sleep(5);    while(1)    {        recvbytes = read(sock_fd,buf,1024);        buf[recvbytes] = '\0';        printf("server received %s\n",buf);            //close(sock_fd);    }    close(sock_fd);    close(sockfd);        return 0;}

TCP客户端程序：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#define PORTNUM 3333int main(){    int sockfd;    struct sockaddr_in serv_addr;    int addlen = sizeof(struct sockaddr);    //char buf[512] = "hello world";    char buf[1024];    if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) < 0)    {        printf("socket error\n");    }    bzero(&serv_addr,sizeof(struct sockaddr));    serv_addr.sin_family = AF_INET;    serv_addr.sin_port = htons(PORTNUM);    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.33");        if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&serv_addr),addlen) < 0)    {        printf("connect error!\n");    }    while(1)    {            printf("please input :\n");        fgets(buf,1024,stdin);        write(sockfd,buf,strlen(buf));    }    close(sockfd);        return 0;}

基于UDP服务器的建立步骤：

1.创建一个socket，用函数socket()

2.绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind()

3.循环接收数据，用函数recvfrom()

4.关闭网络连接

基于UDP客户端的建立步骤

1.创建一个socket，用函数socket()

2.绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind()

3.设置对方的IP地址和端口等属性

4.发送数据，用函数sendto()

5.关闭网络连接

UDP服务器程序：

     #include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#include <string.h>#define PORTNUM 3333int main(){    int sockfd;    int ret;    int addlen = sizeof(struct sockaddr);    int recvbytes;    char buf[1024];    struct sockaddr_in serv_addr,cli_addr;    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);    if(sockfd < 0)    {        printf("socket error!\n");    }    bzero(&serv_addr,sizeof(struct sockaddr_in));    serv_addr.sin_family = AF_INET;    serv_addr.sin_port = htons(PORTNUM);    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.33");        if((ret = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&serv_addr,addlen)) < 0)    {        printf("bind error!\n");    }    while(1)    {            recvbytes = recvfrom(sockfd,buf,1024,0,(struct sockaddr*)&cli_addr,&addlen);        if(recvbytes < 0)        {            printf("recv error!\n");        }        buf[recvbytes] = '\0';        printf("buf is %s\n",buf);    }        close(sockfd);        return 0;}

udp客户端程序：

     #include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h> #include <string.h>#include <arpa/inet.h>#define PORTNUM 3333int main(){    int sockfd;    struct sockaddr_in ser_addr,cli_addr;    char buf[1024];    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);    if(sockfd < 0)    {        printf("socket error!\n");    }    bzero(&ser_addr,sizeof(struct sockaddr_in));    ser_addr.sin_family = AF_INET;    ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.33");    ser_addr.sin_port = htons(PORTNUM);    while(1)    {        fgets(buf,1024,stdin);        if(sendto(sockfd,buf,1024,0,(struct sockaddr*)&ser_addr,sizeof(ser_addr)) < 0)        {            printf("write error\n");        }    }    close(sockfd);    return 0;}

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