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Day37 socket、TCP、UDP

news 2025/8/6 18:40:47

socket类型

流式套接字(SOCK_STREAM) TCP

提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送且按发送顺序接收。内设置流量控制，避免数据流淹没慢的接收方。数据被看作是字节流，无长度限制。

数据报套接字(SOCK_DGRAM) UDP

提供无连接服务。数据包以独立数据包的形式被发送，不提供无差错保证，数据可能丢失或重复，顺序发送，可能乱序接收。

原始套接字(SOCK_RAW)

可以对较低层次协议如IP、ICMP直接访问。

服务器：
1.创建流式套接字（socket()）------------------------> 有手机
2.指定本地的网络信息（struct sockaddr_in）----------> 有号码
3.绑定套接字（bind()）------------------------------>绑定电话
4.监听套接字（listen()）---------------------------->待机
5.链接客户端的请求（accept()）---------------------->接电话
6.接收/发送数据（recv()/send()）-------------------->通话
7.关闭套接字（close()）----------------------------->挂机

客户端：
1.创建流式套接字（socket()）----------------------->有手机
2.指定服务器的网络信息（struct sockaddr_in）------->有对方号码
3.请求链接服务器（connect()）---------------------->打电话
4.发送/接收数据（send()/recv()）------------------->通话
5.关闭套接字（close()）--------------------------- >挂机

函数接口

socket

int socket(int domain, int type, int protocol);
//作用：创建一个socket通信描述符
domain：指定通信的域（通信协议）AF_UNIX, AF_LOCAL   本地通信AF_INET  ipv4AF_INET6  ipv6
type：指定socket的类型SOCK_STREAM：流式套接字，接下来我们的通信使用TCP协议SOCK_DGRAM：数据报套接字，接下来我们的通信使用UDP协议
protocol：填0    返回值：如果成功，返回创建的描述符，如果失败，返回-1

connect

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
作用：请求连接服务器
参数：
sockfd：上面socket接口得到的描述符
addr：相当于服务器的地址（IP+port）
addrlen:地址的长度，因为前面的地址是可变的，所以要通过参数来协定地址的长度
返回值：
0 -1

sockaddr结构体

//从bind接口的帮助文档中拿到
struct sockaddr {sa_family_t sa_family;char        sa_data[14];}
上述地址结构是一个通用结构，我们在用实际协议进行通信的时候，需要转换成相应协议的结构体。
用man 7 ip来查看ipv4对应的结构体struct sockaddr_in {sa_family_t    sin_family; /* 地址协议族，=socket接口第一个参数 */in_port_t      sin_port;   /* 指定端口，端口要用网络字节序(大端) */struct in_addr sin_addr;   /* IP地址 */
};/* Internet address. */
struct in_addr {uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
};

bind

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
作用：绑定服务器地址：IP和端口，相当于对外公开自己的IP和端口，客户端就可以连接了
addr：绑定的IP和端口结构体，注意绑定的是自己的IP和端口IP：取真实的某个网卡的地址，也可以直接写0.0.0.0
addrlen：地址的大小

listen

int listen(int sockfd, int backlog);
作用：进入监听状态，以便接收客户端的连接
sockfd：上面的服务器描述符
backlog：同时能处理的客户端的连接数量，写个5 10都可以
返回值：0 -1

accept

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
接收客户端连接，注意，这是一个阻塞接口，如果没有新的连接过来，那么会等待
sockfd：上面的服务器描述符
addr：客户端的地址(来电显示)
addrlen：客户端地址的长度，是入参，传入然后可能会被接口修改返回值：如果成功，会返回一个非负的整数，代表接收的新的连接的描述符

recv/send

//recv和send是网络的专用接口，比起read和write只是多了一个flags参数，flag一般情况下会取0，代表阻塞接受和发送
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
返回值：>0：接收的字节数<0：失败=0：代表对端退出了
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

close

int close(int fd);
关闭套接字连接

TCP

在这里插入图片描述

示例代码

TCP客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <arpa/inet.h>int main(int argc, char const *argv[])
{//创建套接字int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(fd < 0){perror("socket err");return -1;}//连接到服务器struct sockaddr_in server_addr;int len = sizeof(server_addr);//指定连接的服务器的地址（IP+port）memset(&server_addr, 0, len);server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(8888);server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.109");int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&server_addr, len);if(ret < 0){perror("connect err");return -1;}printf("conect success\n");char buf[64] = {0};while (1){memset(buf, 0, 64);//从终端接收用户输入，发给服务器，等待服务器的数据，打印gets(buf);if(strcmp(buf, "quit") == 0){break;}send(fd, buf, 64, 0);memset(buf, 0, 64);ret = recv(fd, buf, 64, 0);if(ret > 0){printf("recv data = %s\n", buf);}else if(ret == 0){printf("peer exit\n");break;}else{perror("recv err\n");return -1;}}close(fd);return 0;
}

TCP服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <arpa/inet.h>int main(int argc, char const *argv[])
{//创建服务器的套接字int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(server_fd < 0){perror("socket err");return -1;}//初始化服务器地址struct sockaddr_in server_addr, client_addr;int len = sizeof(server_addr);memset(&server_addr, 0, len);server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(8888);
#if 0    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.194");
#elseserver_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
#endif//绑定套接字的地址int ret = bind(server_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, len);if(ret < 0){perror("bind err");return -1;}//启动监听ret = listen(server_fd, 5);if(ret < 0){perror("listen err");return -1;}//接收连接int clientfd = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);if(clientfd < 0){perror("accept err");return -1;        }//打印客户端的地址，注意端口要转成主机字节序printf("recv a new connect, ip = %s, port=%d\n",\inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));char buf[64] = {0};while (1){memset(buf, 0, 64);//一旦新的连接过来后，后续通信统统使用新的描述符len = read(clientfd, buf, 64);if(len > 0){printf("recv data = %s\n", buf);}else if(len == 0){printf("client exit\n");break;}else{perror("recv err\n");return -1;}}close(clientfd);close(server_fd);return 0;
}

UDP

TCP和UDP的异同点

相同点：

同属于传输层协议

不同点：

TCP：流式套接字，面向连接的，可靠的通信
UDP：数据报套接字，无连接的，不可靠的通信

通信流程

在这里插入图片描述

接口

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
作用：接收UDP对端发来的消息
sockfd：描述符
buf：接收缓冲区
len：缓冲区的长度
flags:填0，阻塞接收
src_addr：收到消息后，对端的地址存到这里（IP+PORT）
addrlen：src_addr缓冲区长度ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
作用：发送消息给UDP对端
sockfd：描述符
buf：发送缓冲区
len：发送的长度
flags:填0，阻塞发送
dest_addr：发送的目的地址（IP+PORT）
addrlen：dest_addr的长度

PS:UDP的端口和TCP的端口是独立的！！

代码示例

UDP服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#define KB 1024int main(int argc, char const *argv[])
{//创建服务器的套接字int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(server_fd < 0){perror("socket err");return -1;}//初始化服务器地址struct sockaddr_in server_addr, client_addr;int len = sizeof(server_addr);memset(&server_addr, 0, len);server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(8888);
#if 0 server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
#elseserver_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
#endif//绑定套接字的地址int ret = bind(server_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, len);if(ret < 0){perror("bind err");return -1;}//接收消息，收到客户端消息，然后把客户端的消息再返回给客户端char buf[KB] = {0};struct sockaddr_in cli_addr;socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);while (1){memset(buf, 0, KB);//服务器一定是先接收的len = recvfrom(server_fd, buf, KB, 0,(struct sockaddr *)&cli_addr, &addrlen);if(len < 0){perror("recv err");return -1;}printf("recv from %s--%d,data=%s\n", inet_ntoa(cli_addr.sin_addr),ntohs(cli_addr.sin_port), buf);//接收成功，而且对端地址存储到了cli_addr中sendto(server_fd, buf, len, 0,(struct sockaddr *)&cli_addr, addrlen);}close(server_fd);return 0;
}

UDP客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#define KB 1024int main(int argc, char const *argv[])
{//创建套接字int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(fd < 0){perror("socket err");return -1;}//连接到服务器struct sockaddr_in server_addr;int len = sizeof(server_addr);//指定连接的服务器的地址（IP+port）memset(&server_addr, 0, len);server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(8888);server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");char buf[KB] = {0};socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);while (1){memset(buf, 0, KB);gets(buf);sendto(fd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&server_addr, addrlen);memset(buf, 0, KB);len = recvfrom(fd, buf, KB, 0, NULL, NULL);printf("recv from server data = %s\n", buf);}close(fd);return 0;
}
http://www.lryc.cn/news/312719.html

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