Linux网络编程简单示例
linux 网络编程是通过socket(套接字)接口实现,Socket是一种文件描述符,socket起源于UNIX,在Unix一切皆文件哲学的思想下,socket是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现,服务器和客户端各自维护一个"文件",在建立连接打开后,可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容,通讯结束时关闭文件。
socket 类型
常见的socket有3种类型如下。
(1)流式socket(SOCK_STREAM )
流式套接字提供可靠的、面向连接的通信流;它使用TCP 协议,从而保证了数据传输的正确性和顺序性。
(2)数据报socket(SOCK_DGRAM )
数据报套接字定义了一种无连接的服 ,数据通过相互独立的报文进行传输,是无序的,并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP。
(3)原始socket(SOCK_RAW)
原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问,功能强大但使用较为不便,主要用于一些协议的开发。
进行Socket编程,常用的函数有:
1.socket:创建一个socket
int socket(int family, int type, int protocol);
//family指定协议族;type参数指定socket的类型:SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW;protocol通常赋值"0", socket()调用返回一个整型socket描述符
2.bind:用于绑定IP地址和端口号到socket
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen);
//sockfd是一个socket描述符,my_addr是一个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的针; addrlen常被设置为sizeof(struct sockaddr),bind()函数在成功被调用时返回0;遇到错误时返回"-1"并将errno置为相应的错误号
3.connect:该函数用于绑定之后的client端,与服务器建立连接
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);
//sockfd是目的服务器的sockect描述符;serv_addr是服务器端的IP地址和端口号的地址,addrlen常被设置为sizeof(struct sockaddr)。遇到错误时返回-1,并且errno中包含相应的错误码
4.listen:设置能处理的最大连接数,listen()并未开始接受连线,只是设置sockect为listen模式
int listen(int sockfd, int backlog);
// sockfd是socket系统调用返回的服务器端socket描述符;backlog指定在请求队列中允许的最大请求数
5.accept:用来接受socket连接
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen);
//sockfd是被监听的服务器socket描述符,addr通常是一个指向sockaddr_in变量的指针,该变量用来存放提出连接请求的客户端地址;addrten通常为一个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量。错误发生时返回一个-1并且设置相应的errno值
6.send:发送数据
int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);
//sockfd是你想用来传输数据的socket描述符,msg是一个指向要发送数据的指针。 len是以字节为单位的数据的长度。flags一般情况下置为0
7.recv:接受数据
int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);
//sockfd是接受数据的socket描述符;buf 是存放接收数据的缓冲区;len是缓冲的长度。flags也被置为0。recv()返回实际上接收的字节数,或当出现错误时,返回-1并置相应的errno值。
8.sendto:发送数据,用于面向非连接的socket(SOCK_DGRAM/SOCK_RAW)
int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to,int tolen);
//该函数比send()函数多了两个参数,to表示目地机的IP地址和端口号信息,而tolen常常被赋值为sizeof (struct sockaddr)。sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回-1。
9.recvform: 接受数据,用于面向非连接的socket(SOCK_DGRAM/SOCK_RAW)
int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen);
//from是一个struct sockaddr类型的变量,该变量保存源机的IP地址及端口号。fromlen常置为sizeof(struct sockaddr)。当recvfrom()返回时,fromlen包含实际存入from中的数据字节数。Recvfrom()函数返回接收到的字节数或当出现错误时返回-1,并置相应的errno
几个字节顺序转换函数:
htons() --"Host to Network Short" ; htonl()--"Host to Network Long"
ntohs() --"Network to Host Short" ; ntohl()--"Network to Host Long"
在这里, h表示"host" ,n表示"network",s 表示"short",l表示 "long"。
地址转换函数:
in_addr_t inet_addr(const char * strptr);
将字符串IP地址转换为IPv4地址结构in_addr值
char * inet_ntoa(struct in_addr * addrptr);
将IPv4地址结构in_addr值转换为字符串IP
域名和IP地址的转换:
struct hostent *gethostbyname(const char *name);
函数返回一种名为hostent的结构类型,它的定义如下:
struct hostent
{
char *h_name; /* 主机的官方域名 */
char **h_aliases; /* 一个以NULL结尾的主机别名数组 */
int h_addrtype; /* 返回的地址类型,在Internet环境下为AF-INET */
int h_length; /*地址的字节长度 */
char **h_addr_list; /* 一个以0结尾的数组,包含该主机的所有地址*/
};
#define h_addr h_addr_list[0] /*在h-addr-list中的第一个地址*/
下面给出两个示例,一个是面向TCP数据流的socket通信,一个是面向UDP数据报的socket通信
1.面向TCP数据流的socket通信的演示程序由基于TCP的服务器和基于TCP的客户端程序组成。
TCP的服务器程序结构:
1.创建一个socket,用函数socket()
2.绑定IP地址、端口信息到socket上,用函数bind()
3.设置允许的最大连接数,用函数listen()
4.接受客户端的连接,用函数accept()
5.收发数据,用send()、recv()或者read()、write()
6.关闭网络连接
TCP的客户端程序结构:
1.创建一个socket,用函数socket()
2.设置要连接的服务器的IP地址和端口属性
3.连接服务器,用函数connet()
4.收发数据,用send()、recv()或者read()、write()
5.关闭网络连接
TCP服务器和TCP客户端的通信图如下:
下面贴出TCP服务器的代码tcp_server.c:
tcp_server.c
- #include <stdlib.h>
- #include <stdio.h>
- #include <errno.h>
- #include <string.h>
- #include <netdb.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <arpa/inet.h> //inet_ntoa()函数的头文件
- #define portnumber 3333 //定义端口号:(0-1024为保留端口号,最好不要用)
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- int sockfd,new_fd;
- struct sockaddr_in server_addr; //描述服务器地址
- struct sockaddr_in client_addr; //描述客户端地址
- int sin_size;
- char hello[]="Hello! Are You Fine?\n";
- /* 服务器端开始建立sockfd描述符 */
- if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) // AF_INET:IPV4;SOCK_STREAM:TCP
- {
- fprintf(stderr,"Socket error:%s\n\a",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- /* 服务器端填充 sockaddr结构 */
- bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in)); // 初始化,置0
- server_addr.sin_family=AF_INET; // Internet
- server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); // (将本机器上的long数据转化为网络上的long数据)和任何主机通信 //INADDR_ANY 表示可以接收任意IP地址的数据,即绑定到所有的IP
- //server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.1"); //用于绑定到一个固定IP,inet_addr用于把数字加格式的ip转化为整形ip
- server_addr.sin_port=htons(portnumber); // (将本机器上的short数据转化为网络上的short数据)端口号
- /* 捆绑sockfd描述符到IP地址 */
- if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
- {
- fprintf(stderr,"Bind error:%s\n\a",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- /* 设置允许连接的最大客户端数 */
- if(listen(sockfd,5)==-1)
- {
- fprintf(stderr,"Listen error:%s\n\a",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- while(1)
- {
- /* 服务器阻塞,直到客户程序建立连接 */
- sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
- if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size))==-1)
- {
- fprintf(stderr,"Accept error:%s\n\a",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- fprintf(stderr,"Server get connection from %s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr)); // 将网络地址转换成.字符串,并打印到输出终端
- //向客户端程序写入hello数组里的字符
- if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1)
- {
- fprintf(stderr,"Write Error:%s\n",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- /* 这个通讯已经结束 */
- close(new_fd);
- /* 循环下一个 */
- }
- /* 结束通讯 */
- close(sockfd);
- exit(0);
- }
tcp_client.c
- #include <stdlib.h>
- #include <stdio.h>
- #include <errno.h>
- #include <string.h>
- #include <netdb.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <arpa/inet.h> //inet_ntoa()函数的头文件
- #define portnumber 3333 //定义端口号:(0-1024为保留端口号,最好不要用)
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- int sockfd;
- char buffer[1024];
- struct sockaddr_in server_addr; //描述服务器的地址
- struct hostent *host;
- int nbytes;
- /* 使用hostname查询host 名字 */
- if(argc!=2)
- {
- fprintf(stderr,"Usage:%s hostname \a\n",argv[0]);
- exit(1);
- }
- if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL)
- {
- fprintf(stderr,"Gethostname error\n");
- exit(1);
- }
- /* 客户程序开始建立 sockfd描述符 */
- if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) // AF_INET:Internet;SOCK_STREAM:TCP
- {
- fprintf(stderr,"Socket Error:%s\a\n",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- /* 客户程序填充服务端的资料 */
- bzero(&server_addr,sizeof(server_addr)); // 初始化,置0
- server_addr.sin_family=AF_INET; // IPV4
- server_addr.sin_port=htons(portnumber); // (将本机器上的short数据转化为网络上的short数据)端口号
- server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr); // IP地址
- /* 客户程序发起连接请求 */
- if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
- {
- fprintf(stderr,"Connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- /* 连接成功了 */
- if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1)
- {
- fprintf(stderr,"Read Error:%s\n",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- buffer[nbytes]='\0';
- printf("I have received:%s\n",buffer);
- /* 结束通讯 */
- close(sockfd);
- exit(0);
- }
编译tcp_server.c和tcp_client.c
gcc tcp_server.c -o tcp_server
gcc tcp_client.c -o tcp_client
运行tcp服务器段程序和客户端程序,显示过程截图如下:
![](http://blog.chinaunix.net/attachment/201409/20/25695950_1411196754S11A.png)
2.面向UDP数据报的socket通信的演示程序由基于UCP的服务器和基于UDP的客户端程序组成。
UDP的服务器程序结构:
1.创建一个socket,用函数socket()
2.绑定IP地址、端口信息到socket上,用函数bind()
3.循环接受数据,用函数recvform()
4.关闭网络连接
UDP的客户端程序结构:
1.创建一个socket,用函数socket()
2.设置要连接的服务器的IP地址和端口属性
3.发送数据,用函数sento()
4.关闭网络连接
UDP服务器和UDP客户端的通信图如下:
![](http://blog.chinaunix.net/attachment/201409/20/25695950_1411196776Sol9.png)
下面贴出UDP服务器的代码udp_server.c:
udp_serer.c
- #include <stdlib.h>
- #include <stdio.h>
- #include <errno.h>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- #include <netdb.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <arpa/inet.h>
- #define SERVER_PORT 8888 //定义端口号:(0-1024为保留端口号,最好不要用)
- #define MAX_MSG_SIZE 1024
- void udps_respon(int sockfd)
- {
- struct sockaddr_in addr;
- int addrlen,n;
- char msg[MAX_MSG_SIZE];
- while(1)
- { /* 从网络上读,并写到网络上 */
- bzero(msg,sizeof(msg)); // 初始化,清零
- addrlen = sizeof(struct sockaddr);
- n=recvfrom(sockfd,msg,MAX_MSG_SIZE,0,(struct sockaddr*)&addr,&addrlen); // 从客户端接收消息
- msg[n]=0;
- /* 显示服务端已经收到了信息 */
- fprintf(stdout,"Server have received %s",msg); // 显示消息
- }
- }
- int main(void)
- {
- int sockfd; //socket描述符
- struct sockaddr_in addr; //定义服务器起地址
- /* 服务器端开始建立socket描述符 */
- sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
- if(sockfd<0)
- {
- fprintf(stderr,"Socket Error:%s\n",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- /* 服务器端填充 sockaddr结构 */
- bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in)); // 初始化,置0
- addr.sin_family=AF_INET; // Internet
- addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); // (将本机器上的long数据转化为网络上的long数据)和任何主机通信 //INADDR_ANY 表示可以接收任意IP地址的数据,即绑定到所有的IP
- //addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.1"); //用于绑定到一个固定IP,inet_addr用于把数字加格式的ip转化为整形ip
- addr.sin_port=htons(SERVER_PORT); // (将本机器上的short数据转化为网络上的short数据)端口号
- /* 捆绑sockfd描述符 */
- if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(struct sockaddr_in))<0)
- {
- fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- udps_respon(sockfd); // 进行读写操作
- close(sockfd);
- }
udp_client.c
- #include <stdlib.h>
- #include <stdio.h>
- #include <errno.h>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- #include <netdb.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <arpa/inet.h>
- #define SERVER_PORT 8888 //定义端口号:(0-1024为保留端口号,最好不要用)
- #define MAX_BUF_SIZE 1024
- void udpc_requ(int sockfd,const struct sockaddr_in *addr,int len)
- {
- char buffer[MAX_BUF_SIZE];
- int n;
- while(1)
- { /* 从键盘读入,写到服务端 */
- printf("Please input char:\n");
- fgets(buffer,MAX_BUF_SIZE,stdin);
- sendto(sockfd,buffer,strlen(buffer),0,(struct sockaddr*)addr,len);
- bzero(buffer,MAX_BUF_SIZE);
- }
- }
- int main(int argc,char **argv)
- {
- int sockfd; //socket描述符
- struct sockaddr_in addr; //定义服务器起地址
- if(argc!=2)
- {
- fprintf(stderr,"Usage:%s server_ip\n",argv[0]);
- exit(1);
- }
- /* 建立 sockfd描述符 */
- sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
- if(sockfd<0)
- {
- fprintf(stderr,"Socket Error:%s\n",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- /* 填充服务端的资料 */
- bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in)); // 初始化,置0
- addr.sin_family=AF_INET; // Internet
- addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);// (将本机器上的short数据转化为网络上的short数据)端口号
- if(inet_aton(argv[1],&addr.sin_addr)<0) /*inet_aton函数用于把字符串型的IP地址转化成网络2进制数字*/
- {
- fprintf(stderr,"Ip error:%s\n",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- udpc_requ(sockfd,&addr,sizeof(struct sockaddr_in)); // 进行读写操作
- close(sockfd);
- }
编译udp_server.c和udp_client.c
gcc udp_server.c -o udp_server
gcc udp_client.c -o udp_client
运行udp服务器段程序和客户端程序,显示过程截图如下:
![](http://blog.chinaunix.net/attachment/201409/20/25695950_14111968699me9.png)