20-LINUX--网络编程

一. 主机字节序列和网络字节序列

主机字节序列分为大端字节序和小端字节序，不同的主机采用的字节序列可能不同。大

端字节序是指一个整数的高位字节存储在内存的低地址处，低位字节存储在内存的高地址

处。小端字节序则是指整数的高位字节存储在内存的高地址处，而低位字节则存储在内存的

低地址处。在两台使用不同字节序的主机之间传递数据时，可能会出现冲突。所以，在将数

据发送到网络时规定整形数据使用大端字节序，所以也把大端字节序成为网络字节序列。对

方接收到数据后，可以根据自己的字节序进行转换。

Linux 系统提供如下 4 个函数来完成主机字节序和网络字节序之间的转换：

 #include <netinet/in.h>uint32_t htonl(uint32_t hostlong); // 长整型的主机字节序转网络字节序uint32_t ntohl(uint32_t netlong); // 长整型的网络字节序转主机字节序uint16_t htons(uint16_t hostshort); // 短整形的主机字节序转网络字节序uint16_t ntohs(uint16_t netshort); // 短整型的网络字节序转主机字节序

二.套接字地址结构

1.专用 socket 地址结构

soc

TCP/IP 协议族有 sockaddr_in 和 sockaddr_in6 两个专用 socket 地址结构体，它们分

别用于 IPV4 和 IPV6：

sin_family: 地址族 AF_INETsin_port: 端口号，需要用网络字节序表示sin_addr: IPV4 地址结构：s_addr 以网络字节序表示 IPV4 地址

2.IP 地址转换函数

人们习惯用点分十进制字符串表示 IPV4 地址，但编程中我们需要先把它们转化为整数方能使用，下面函数可用于点分十进制字符串表示的 IPV4 地址和网络字节序整数表示的 IPV4 地址之间的转换：

 #include <arpa/inet.h>in_addr_t inet_addr(const char *cp); //字符串表示的 IPV4 地址转化为网络字节序char* inet_ntoa(struct in_addr in); // IPV4 地址的网络字节序转化为字符串表示

3.网络编程接口

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/socket.h>
3.
4. /*************************************************************
5. socket()创建套接字，成功返回套接字的文件描述符，失败返回-1
6. domain: 设置套接字的协议簇， AF_UNIX AF_INET AF_INET6
7. type: 设置套接字的服务类型 SOCK_STREAM SOCK_DGRAM
8. protocol: 一般设置为 0，表示使用默认协议
9. *************************************************************/
10. int socket(int domain, int type, int protocol);
11.
12. /*************************************************************
13. bind()将 sockfd 与一个 socket 地址绑定，成功返回 0，失败返回-1
14. sockfd 是网络套接字描述符
15. addr 是地址结构
16. addrlen 是 socket 地址的长度
17. **************************************************************/
18. int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
19.
20. /*************************************************************
21. listen()创建一个监听队列以存储待处理的客户连接，成功返回 0，失败返回-1
22. sockfd 是被监听的 socket 套接字
23. backlog 表示处于完全连接状态的 socket 的上限
24. **************************************************************/
25. int listen(int sockfd, int backlog);
26.
27. /*************************************************************
28. accept()从 listen 监听队列中接收一个连接，成功返回一个新的连接 socket，
29. 该 socket 唯一地标识了被接收的这个连接，失败返回-1
30. sockfd 是执行过 listen 系统调用的监听 socket
31. addr 参数用来获取被接受连接的远端 socket 地址
32. addrlen 指定该 socket 地址的长度
33. *************************************************************/
34. int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
35.
36. /*************************************************************
37. connect()客户端需要通过此系统调用来主动与服务器建立连接，
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38. 成功返回 0，失败返回-1
39. sockfd 参数是由 socket()返回的一个 socket。
40. serv_addr 是服务器监听的 socket 地址
41. addrlen 则指定这个地址的长度
42. *************************************************************/
43. int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
44.
45. /*************************************************************
46. close()关闭一个连接，实际上就是关闭该连接对应的 socket
47. *************************************************************/
48. int close(int sockfd);
49.
50. /**************************************************************
51. TCP 数据读写：
52. recv()读取 sockfd 上的数据，buff 和 len 参数分别指定读缓冲区的位置和大小
53. send()往 socket 上写入数据，buff 和 len 参数分别指定写缓冲区的位置和数据长
度
54. flags 参数为数据收发提供了额外的控制
55. **************************************************************/
56. ssize_t recv(int sockfd, void *buff, size_t len, int flags);
57. ssize_t send(int sockfd, const void *buff, size_t len, int flags);
58.
59. /**************************************************************
60. UDP 数据读写：
61. recvfrom()读取 sockfd 上的数据，buff 和 len 参数分别指定读缓冲区的位置和大
小
62. src_addr 记录发送端的 socket 地址
63. addrlen 指定该地址的长度
64. sendto()往 socket 上写入数据，buff 和 len 参数分别指定写缓冲区的位置和数据长
度
65. dest_addr 指定接收数据端的 socket 地址
66. addrlen 指定该地址的长度
67. **************************************************************/
68. ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buff, size_t len, int flags,
69. struct sockaddr* src_addr, socklen_t *addrlen);
70. ssize_t sendto(int sockfd, void *buff, size_t len, int flags,
71. struct sockaddr* dest_addr, socklen_t addrlen);

三.TCP编程流程

（1）. socket()方法是用来创建一个套接字，有了套接字就可以通过网络进行数据的收发。这也是为什么进行网络通信的程序首先要创建一个套接字。创建套接字时要指定使用的服务类型，使用 TCP 协议选择流式服务（SOCK_STREAM）。

（2）. bind()方法是用来指定套接字使用的 IP 地址和端口。IP 地址就是自己主机的地址，如果主机没有接入网络，测试程序时可以使用回环地址“127.0.0.1”。端口是一个 16 位的整形值，一般 0-1024 为知名端口，如 HTTP 使用的 80 号端口。这类端口一般用户不能随便使用。其次，1024-4096 为保留端口，用户一般也不使用。4096 以上为临时端口，用户可以使用。在Linux 上，1024 以内的端口号，只有 root 用户可以使用。

（3）. listen()方法是用来创建监听队列。监听队列有两种，一个是存放未完成三次握手的连接，一种是存放已完成三次握手的连接。listen()第二个参数就是指定已完成三次握手队列的长度。

（4）. accept()处理存放在 listen 创建的已完成三次握手的队列中的连接。每处理一个连接，则 accept()返回该连接对应的套接字描述符。如果该队列为空，则 accept 阻塞。

（5）. connect()方法一般由客户端程序执行，需要指定连接的服务器端的 IP 地址和端口。该方法执行后，会进行三次握手，建立连接。

（6）.send()方法用来向 TCP 连接的对端发送数据。send()执行成功，只能说明将数据成功写入到发送端的发送缓冲区中，并不能说明数据已经发送到了对端。send()的返回值为实际写入到发送缓冲区中的数据长度。

（7）.recv()方法用来接收 TCP 连接的对端发送来的数据。recv()从本端的接收缓冲区中读取数据，如果接收缓冲区中没有数据，则 recv()方法会阻塞。返回值是实际读到的字节数，如果

（8）.recv()返回值为 0，说明对方已经关闭了 TCP 连接。

（9）.close()方法用来关闭 TCP 连接。此时，会进行四次挥手。

CLI.C

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>int main()
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sockfd == -1){exit(1);}struct sockaddr_in saddr; //IPV4地址结构 服务器地址 memset(&saddr,0,sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000); //服务器端口saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");int n = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));if(n == -1){printf("connect err\n");exit(1);}char buff[128] = {0};fgets(buff,128,stdin);send(sockfd,buff,strlen(buff)-1,0);memset(buff,0,sizeof(saddr));recv(sockfd,buff,127,0);printf("buff = %s\n",buff);close(sockfd);exit(0);}

SER.C

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>int main()
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建套接子//tcp SOCK_STREAM//套接子通过网络收发数据if(sockfd == -1){exit(1);}struct sockaddr_in saddr,caddr;memset(&saddr,0,sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;//填写地址族saddr.sin_port = htons(6000);//端口saddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");//IPint res = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));//绑定if(res ==-1){printf("bind err\n");exit(1);}//创建监听队列listen(sockfd,5);while(1){int len = sizeof(caddr);int c = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&caddr,&len);if(c <0){continue;}printf("accept c=%d\n",c);//接收客户端发来的数据char buff[128] = {0};int n = recv(c, buff,127,0);printf("buff = %s\n",buff);//恢复数据send(c,"ok",2,0);close(c);}}