Linux 网络编程

套接字（Socket）：

通过网络实现跨机通信

作用：一种文件描述符传输层的文件描述符

整个编程中，需要着重注意htonl/htons、ntohl/ntohs、inet_addr等

TCP的C/S实现


循环服务器模型

TCP服务器实现过程

1.创建套接字：

初始化结构体struct sockaddr_in

2.给套接字绑定ip地址和端口号：bind函数

#include <netinet/in.h>

3.将套接字文件描述符，从主动变为被动文件描述符（做监听准备——listen函数）

4.accept函数：被动监听客户的连接并响应        【实现三次握手（无客户端连接，则会阻塞）】

5.服务器调用read（recv）和write(send)函数————SIGPIPE忽略

recv的返回值等于0的时候，证明客户端已经关闭

6.注意事项：

        字节序转换：

发送数据:将主机端序转为网络端序

接收数据:将网络端序转为主机端序

7.调用close或者shutdown关闭TCP连接

close：

缺点1：一次性将读写都关闭——只想关写（读），打开写（读），就实现不了

缺点2：如果多个文件猫述符指向了同一个连接时。如果只close关闭了其中某个文件猫述符时只要其它的fd还打开着，那么连接不会被断开。直到所有的描述符都被close后才断开连接
出现多个描述指向同一个连接的原因可能两个:
1.通过dup方式复制出其它描述符
2.子进程维承了这个描述符，所以子进程的描述符也指向了连接

shutdown：

可以全关掉

  • shutdown(套接字描述符)会关闭整个套接字的发送和接收功能，不管是否有连接建立。
  • shutdown(一个连接描述符)只会关闭与该连接相关的发送和接收功能，不会影响其他连接或套接字描述符。
  • close(套接字描述符)会完全关闭套接字描述符，释放与之相关的资源，并将描述符标记为无效。
  • close(一个连接描述符)的概念上并不存在，连接描述符通常是由套接字描述符派生出来的，因此关闭连接描述符时实际上是关闭了套接字描述符。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h> //*******//
#include <netinet/in.h> //*******//
#include <arpa/inet.h>  //*******//
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
int sockfd;
void my_exit(int sig)
{shutdown(sockfd, SHUT_RDWR);close(sockfd);printf("shutdown socket done\n");exit(0);
}
void handle(int sig) // SIGPIPE的信号处理函数————以观察是否产生了SIGPIPE信号
{if (sig == SIGPIPE){printf("SIGPIPE is going\n");}
}int main(int argc, char **argv)
{signal(SIGINT, my_exit);signal(SIGPIPE, handle);signal(SIGPIPE, SIG_IGN);// 1.sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socked is error");exit(-1);}printf("socket success\n");// setsockopt函数int i;setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &i, sizeof(i));// 2.struct sockaddr_in sockaddr_in1;sockaddr_in1.sin_family = AF_INET; // IPV4// “5555”可以用宏定义sockaddr_in1.sin_port = htons(4443);                         // 正确的做法是使用htons函数将主机字节序转换为网络字节序————htons而非htonl因为端口号是16位sockaddr_in1.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.106.128"); //*****//if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&sockaddr_in1, sizeof(sockaddr_in1)) < 0){perror("bind error");exit(-1);}printf("bind success\n");// 3.if (listen(sockfd, 20) < 0){perror("listen error");exit(-1);}printf("listen success\n");// 4.struct sockaddr_in addr2;int len_addr2 = sizeof(addr2);while (1){// 强制类型转换int sock_fd1 = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&addr2, &len_addr2); // 每来一个客户端的连接请求，就会生成一个描述符，只要知道这个描述符，就能通过此通信if (sock_fd1 < 0){perror("accept error");exit(-1);}printf("client ip = %s ,port = %d\n", inet_ntoa(addr2.sin_addr), ntohs(addr2.sin_port)); // 1.inet_ntoa把ip地址转换为字符————2.把网络的转换为主机的// 5.char buffer[1024] = {0};int recv_t = recv(sock_fd1, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);printf("recv_t : %d   ", recv_t);if (recv_t < 0){perror("recv error");exit(-1);}else if (recv_t == 0) // recv的返回值为零的时候，证明客户端关闭了！{printf("client is closed\n");}else{printf("recv :%s\n", buffer);while (1){memset(buffer, 0, sizeof(buffer));scanf("%s", buffer);// int w_t = send(sock_fd1, buffer, strlen(buffer), 0);int w_t = send(sock_fd1, buffer, strlen(buffer), MSG_NOSIGNAL); // MSG_NOSIGNAL:表示此操作不愿被SIGPIPE信号断开；或注册信号处理函数if (w_t < 0){perror("send data error");exit(-1);}}}shutdown(sock_fd1, SHUT_RDWR);}return 0;
}
8.setsockopt函数

主要用在服务器端：

【当有客服端连接到服务器的时候，此时服务器端按下ctrl + c，断开连接，此时需要等待2MSL，才能再次用原来的ip和端口号新建客户端，为了去除这种等待2MSL的】

SO_REUSEADDR允许完全重复的捆绑：当一个IP地址和端口绑定到某个套接口上时，还允许此IP地址和端口捆绑到另一个套接口上

setsockopt(server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&j,sizeof(j));-CSDN博客

9.在socket（）和bind（）调用之间，使用下列代码——防止客户端关闭时，要等2MSL的时间

TCP客服端的实现过程

client.c#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char **argv)
{if (argc != 3){perror("input error");exit(-1);}int socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (socket_fd < 0){perror("socket error");exit(-1);}struct sockaddr_in addr_in1;addr_in1.sin_family = AF_INET;addr_in1.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);addr_in1.sin_port = htons(atoi(argv[2]));if (connect(socket_fd, (struct sockaddr *)&addr_in1, sizeof(addr_in1)) == 0){printf("connect ok\n");}else{printf("connect error\n");}while (1){char buffer[1024];memset(buffer, 0, sizeof(buffer));scanf("%s", buffer);write(socket_fd, buffer, strlen(buffer) + 1);memset(buffer, 0, sizeof(buffer));read(socket_fd, buffer, sizeof(buffer));printf("%s", buffer);}return 0;
}

UDP的C/S实现

UDP协议没有建立连接特性，所以UDP协议没有自动记录对方IP和端口的特点，每次发
送数据时，必须亲自指定对方的IP和端口，只有这样才能将数据发送给对方。
 

UDP通信过程

1.调用socket创建套接字文件

2.bind绑定固定的ip和端口

3.调用sendto和recvfrom函数，发送和接收数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char **argv)
{// if (argc != 3)// {//     printf("input error\n");//     exit(-1);// }// 1.int sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sock_fd < 0){perror("socket error");exit(-1);}// 2.struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");addr.sin_port = htons(5554);if (bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0){perror("bind error");exit(-1);}// 3.struct sockaddr_in addr2;int addr2_len = sizeof(addr2);addr2.sin_family = AF_INET;addr2.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);addr2.sin_port = htons(atoi(argv[2]));while (1){char buffer[1024];scanf("%s", buffer);int ret = sendto(sock_fd, buffer, strlen(buffer) + 1,0, (struct sockaddr *)&addr2, addr2_len);if (ret < 0){perror("sendto error");exit(-1);}}return 0;
}#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char **argv)
{// 1.int sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sock_fd < 0){perror("socket error");exit(-1);}// 2.struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");addr.sin_port = htons(5555);if (bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0){perror("bind error");exit(-1);}// 3.struct sockaddr_in addr2;memset(&addr2, 0, sizeof(addr2));int addr2_len = sizeof(addr2);char buffer[1024] = {0};while (1){int ret = recvfrom(sock_fd, buffer, sizeof(buffer),0, (struct sockaddr *)&addr2, &addr2_len);if (ret < 0){perror("recvfrom error");exit(-1);}printf("from ip = %s ,from port = %d \n", inet_ntoa(addr2.sin_addr), ntohs(addr2.sin_port));printf("recv message = %s \n", buffer);}return 0;
}

运行结果：

广播


一个人发,然后其它所有人都接收,这就是广播。


广播只能在局域网内部有效，广播数据是无法越过路由器的，也就是说路由器就是广播数据的边界。 广播只能在局域网内部有效，广播数据是无法越过路由器的，也就是说路由器就是广播数据的边界。


实现方法：

1.广播的发数据，不需要绑定自己的IP地址

2.ip地址写成广播地址；例如：192.168.1.255

3.接收端的ip地址，不能设置为固定ip，要指定为htons（INADDR_ANY）

4.接收方需要setsockopt函数，设置套接字文件可以重复绑定

   addr1.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);//为什么是htons和htonl！！！！
广播发送：无需bind#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char **argv)
{int sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sock_fd < 0){perror("socket error");exit(-1);}//*****************************************************************************//int j = 1;setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (void *)&j, sizeof(j));//*****************************************************************************//struct sockaddr_in addr1;addr1.sin_family = AF_INET;addr1.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.255");addr1.sin_port = htons(5555);while (1){char buffer[1024] = {0};scanf("%s", buffer);sendto(sock_fd, buffer, sizeof(buffer),0, (struct sockaddr *)&addr1, sizeof(addr1));}return 0;
}接受广播：#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char **argv)
{int sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sock_fd < 0){perror("socket error");exit(-1);}int j = 1;setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &j, sizeof(j));struct sockaddr_in addr1;addr1.sin_family = AF_INET;//*****************************************************************************//addr1.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);//为什么是htons和htonl！！！！//*****************************************************************************//addr1.sin_port = htons(5555);int ret = bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&addr1, sizeof(addr1));if (ret < 0){perror("bind error");exit(-1);}struct sockaddr_in addr2;int len = sizeof(addr2);memset(&addr2, 0, sizeof(addr2));char buffer[1024];while (1){memset(buffer, 0, sizeof(buffer));recvfrom(sock_fd, buffer, sizeof(buffer),0, (struct sockaddr *)&addr2, &len);printf("recv %s\n", buffer);}return 0;
}

组播

把一些ip设置为一个组，给这些组，发消息（后续在QT里涉及到）

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