网络编程之TCP编程

基于  C/S ：客户端（client）/服务器端（server）

1.流程

       

2.  函数接口

所有函数所需头文件：

#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h>

系统定义好了用来存储网络信息的结构体

ipv4通信使用的结构体：struct sockaddr_in

我们只需要直接定义结构体变量即可

2.1 创建套接字socket()

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：创建套接字
参数：domain：协议族AF_UNIX, AF_LOCAL  本地通信AF_INET            ipv4AF_INET6            ipv6type：套接字类型SOCK_STREAM:流式套接字SOCK_DGRAM：数据报套接字SOCK_RAW：原始套接字protocol：协议  一般填0 自动匹配底层 根据type系统默认自动帮助匹配对应协议传输层：IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_ICMP网络层：htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL)返回值：成功 文件描述符-- > sockfd (用于连接)失败 -1，更新errno

 注意：TCP服务器端有两类文件描述符 ！！！
        一类用于连接的文件描述符(sockfd-->socket函数返回值)　只有一个
        一类用于通信的文件描述符(acceptfd-->accept函数返回值)　可以多个

2.2绑定套接字bind()

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
功能：绑定
参数：socket：套接字addr：用于通信结构体 (提供的是通用结构体，需要根据选择通信方式，填充对应结构体-通信当时socket第一个参数确定)   addrlen：结构体大小   
返回值：成功 0   失败-1,更新errno

由于系统定义好的记录网络信息的结构体是struct sockaddr_in类型，因此，bind第二个参数使用时结构体变量地址的时候要强制类型转换

2.3监听listen()

int listen(int sockfd, int backlog);
功能:监听，将主动套接字变为被动套接字
参数：sockfd：套接字backlog：（目前已无具体作用，写个正数即可）同时响应客户端请求链接的最大个数，不能写0.不同平台可同时链接的数不同，一般写6-8个(队列1：保存正在连接)(队列2，连接上的客户端)返回值：成功 0   失败-1,更新errno 

注意：listen作用：主动套接字变为被动套接字！！！

2.4接收客户端连接请求 accept()

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept(sockfd,NULL,NULL);
功能：阻塞函数，阻塞等待客户端的连接请求，如果有客户端连接，
则accept()函数返回，返回一个用于通信的套接字文件描述符;
参数：Sockfd ：套接字addr： 链接客户端的ip和端口号如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;addrlen：结构体的大小如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;
返回值： 成功：文件描述符; //用于通信失败：-1，更新errno

2.5接受消息recv()

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能: 接收数据 
参数： sockfd： acceptfd ;buf  存放位置len  大小flags  一般填0，相当于read()函数MSG_DONTWAIT  非阻塞
返回值： < 0  失败出错  更新errno==0  表示客户端退出>0   成功接收的字节个数

2.6发送消息send()

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
功能：发送数据
参数：sockfd:socket函数的返回值buf：发送内容存放的地址len：发送内存的长度flags：如果填0，相当于write();

2.7连接服务器connect()

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
功能：用于连接服务器；
参数：sockfd：socket函数的返回值addr：填充的结构体是服务器端的；addrlen：结构体的大小
返回值 -1 失败，更新errno正确 0 

2.8 关闭套接字 close()

即关闭套接字文件

close(文件描述符)；

3.服务器端

 按照流程：

（1）创建流式套接字socket()

     

（2）指定网络信息

 （3）绑定套接字bind()

(4) 监听listen(）

(5) 等待客户连接信息accept()

 注意：

在服务器端使用客户的网络信息时：

（6）收发消息 send() recv()

(7) 关闭套接字

源代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>//  $$ 服务器端　$$　　int main(int argc, char const *argv[])
{/*创建流式套接字*/int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket err");return -1;}else{printf("创建套接字成功\n");}/*指定服务器网络信息 使用的协议族（IPv4-->AF_INET)、IP地址、端口号等*/// 服务器的网络信息通过一个系统定义好的结构体来描述struct sockaddr_in saddr;                     // 定义一个结构体变量saddr.sin_family = AF_INET;                   // 确定协议族-->IPv4saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));        // 确定使用的端口号saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); // 确定服务器IP地址/*绑定套接字*/int t1 = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));if (t1 < 0){perror("bind err");return -1;}else{printf("绑定套接字成功\n");}/*监听*/int t2 = listen(sockfd, 6); // 将默认的主动套接字变为被动套接字if (t2 < 0){printf("listen err");return -1;}else{printf("监听中\n");}int acceptfd;char buf[128] = "";int ret;// 定义一个结构体变量来存接收到的客户信息struct sockaddr_in caddr;int len = sizeof(caddr); // len是记录客户信息的结构体的大小while (1){/*阻塞等待接收客户端的连接请求,并将连接成功的客户端信息写入到结构体变量caddr中*/acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len);if (acceptfd < 0){printf("accept err");return -1;}else{printf("等待接收客户端请求\n");}printf("客户IP:%s 端口号：%d \n", inet_ntoa(caddr.sin_addr), ntohs(caddr.sin_port));while (1){/*接收消息*/ret = recv(acceptfd, buf, 128, 0); // ０-->相当于read(acceptfd,buf,128)if (ret < 0){perror("recv err");return -1;}else if (ret == 0){printf("客户退出\n");break;}else{printf("%s 接收成功\n", buf);memset(buf, 0, sizeof(buf));}}close(acceptfd);}/* 关闭套接字 */close(sockfd);return 0;
}

4.客户端

按照流程：

（1）创建流式套接字socket()

（2）指定服务器网络信息

（3）连接服务器connect()

（4）发送接受消息 send()  recv()

（5）关闭套接字

源代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
//  $$ 客户端　$$　　int main(int argc, char const *argv[])
{/*创建流式套接字*/int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket err");return -1;}else{printf("创建套接字成功\n");}/*指定服务器的网络信息*/struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[2]);/* 请求连接服务器*/int t = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));if (t < 0){perror("connect err");return -1;}else{printf("connect success\n");}char buf[128] = "";/* 发送消息 */while (1){fgets(buf, sizeof(buf), stdin);if (buf[strlen(buf) - 1] == '\n'){buf[strlen(buf) - 1] = '\0';}if (strcmp(buf, "quit") == 0){break;}send(sockfd, buf, sizeof(buf), 0); // ０-->相当于write(sockfd,buf,sizeof(buf))}/* 关闭套接字 */close(sockfd);return 0;
}

5.TCP粘包问题

6.三次握手四次挥手

三次握手建立连接

第一次握手：客户通过调用connect进行主动打开(active open)。这引起客户TCP发送一个SYN（表示同步）分节（SYN=J），它告诉服务器客户将在连接中发送数据的初始序列号。并进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认。

第二次握手：服务器必须确认客户的SYN，同时自己也得发送一个SYN分节，它含有服务器将在同一连接中发送的数据的初始序列号。服务器以单个字节向客户发送SYN和对客户SYN的ACK（表示确认），此时服务器进入SYN_RECV状态。

第三次握手：客户收到服务器的SYN+ACK。向服务器发送确认分节，此分节发送完毕，客户服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。