网络编程：TCP和UDP

一、通信模式

1.1 套接字socket

1.网络通信通过套接字进行数据传输

2.socket是一个函数，为通信创建一个端点，并返回该端点的文件描述符

3.套接字本身是一个文件描述符，对应的是一个特殊的文件，该文件描述符维护了两个缓冲区，分别是发送缓冲区和接收缓冲区

4.套接字可以实现全双工的通信

int socket(int domain, int type, int protocol);

功能：创建用于通信的一个端点，并返回对应的文件描述符，文件描述符按最小未使用原则分配 参数1：规定通信域

        AF_UNIX, AF_LOCAL     同一主机之间多进程通信      具体内容可查看 man 7 unix

        AF_INET IPv4                 网络通信                                具体内容可查看 man 7 ip

参数2：传输方式或类型

SOCK_STREAM     支持TCP通信方式

SOCK_DGRAM       支持UDP通信方式

SOCK_RAW            支持原始套接字通信

参数3：协议

如果第二参数指定了SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM则第三个参数填0

如果第二个参数为SOCK_RAW，则第三个参数需要指定对应的协议

        对于TCP通信：IPPROTO_TCP

        对于UDP通信：IPPROTO_UDP

返回值：成功返回创建出的套接字文件描述符，失败返回-1并置位错误码

二、TCP通信

2.2相关API

bind：绑定端口号和IP地址

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

listen：启动被动监听

int listen(int sockfd, int backlog);

accept :阻塞等待客户端的连接请求

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

send/recv：数据发送和接收函数

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

connect:连接函数

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

2.3TCP服务器代码

#include <head.h>#define SER_PORT 8888           //服务器端口号
#define SER_IP "192.168.117.94"//服务器IP
int main(int argc, const char *argv[])
{//1.创建一个套接字int sfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
//if(sfd==-1){perror("socket");return -1;}printf("%d sfd=%d\n",__LINE__,sfd);//主动去连接别人//2.绑定ip地址和端口号//2.1填充地址信息结构体struct sockaddr_in sin;sin.sin_family=AF_INET; //地址族   IPV4网络通信sin.sin_port=htons(SER_PORT);//端口号   将主机字节序转换为网络字节序sin.sin_addr.s_addr=inet_addr(SER_IP);//ip地址 将点分十进制的ip地址转换为4字节无符号整数的网络字节序//2.2绑定if(bind(sfd,(struct sockaddr *)&sin,sizeof(sin))==-1){printf("bind");return -1;}printf("%d bind success\n",__LINE__); //将套接字设置成被动监听状态if(listen(sfd,128)==-1){perror("listen");return -1;}printf("%d listen success\n",__LINE__);//4.阻塞等待客户端的连接请求int newfd=-1;//定义结构体变量接受对方地址信息结构体struct sockaddr_in cin;//用于接收客户端地址信息结构体socklen_t addrlen =sizeof(cin);//用于接收客户端结构体的大小if((newfd=accept(sfd,(struct sockaddr*)&cin,&addrlen))==-1){ //阻塞等待客户端的连接请求perror("accept");return -1;}printf("%s  %d:发来连接请求\n",inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port));//                      将网络字节序转换为十进制的字符串（ip地址）  网络字节序转换成主机字节序（端口号）//5.收发数据char rbuf[128]="0";//用于接收客户发来的数据while(1){//将容器清空bzero(rbuf,sizeof(rbuf));//memset(rbuf,0,sizeof(rbuf));//从套接字重读取数据int res=recv(newfd,rbuf,sizeof(rbuf)-1,0);if(res==0){printf("客户端已经下线\n");break;}printf("%s  %d:%s\n",inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),rbuf);//加个笑脸再发回去strcat(rbuf,"*_*");send(newfd,rbuf,strlen(rbuf),0);printf("发送成功\n");}//6.关闭服务器
close(newfd);
close(sfd);return 0;
}

2.4TCP客户端代码

#include <head.h>#define SER_PORT 7777
#define SER_IP "192.168.117.96"
#define CLI_PORT 6666
#define CLI_IP "192.168.117.96"
int main(int argc, char const *argv[])
{//1.创建用于连接的客户端套接字int cfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(cfd==-1){perror("socket");return -1;}printf("socet success cfd=%d\n",cfd);//设置端口号快速重用int reuse = 1;if(setsockopt(cfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) ==-1){perror("setsockopt error");return -1;}printf("端口号快速重用成功\n");//2.绑定端口号和ip地址（非必须） 如果不写的系统会随机给//2.1填充客户端地址信息结构体struct sockaddr_in cin;cin.sin_family=AF_INET;cin.sin_port=htons(CLI_PORT);cin.sin_addr.s_addr=inet_addr(CLI_IP);//2.2绑定端口号和IPif(bind(cfd,(struct sockaddr*)&cin,sizeof(cin))==-1){perror("bind");return -1;}printf("bind success\n");//3.连接服务器//3.1填充要连接服务器的地址信息结构体struct sockaddr_in sin;sin.sin_family=AF_INET;//地址族sin.sin_port=htons(SER_PORT);//服务器端口号sin.sin_addr.s_addr=inet_addr(SER_IP);//服务器的IP地址//3.2连接服务器if(connect(cfd,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin))==-1){perror("connect");return -1;}printf("连接成功\n");//4.收发数据char wbuf[128]="0";while(1){printf("请输入>>>");fgets(wbuf,sizeof(wbuf),stdin);//从终端上获取一个字符串wbuf[strlen(wbuf)-1]='\0';//将换行换成'\0'//判断输入的字符串值if(strcmp(wbuf,"quit")==0)break;//将数据发送给服务器send(cfd,wbuf,strlen(wbuf),0);//将字符数组清空bzero(wbuf,sizeof(wbuf));recv(cfd,wbuf,sizeof(wbuf)-1,0);printf("收到服务器消息为%s\n",wbuf);}//5.关闭套接字close(cfd);return 0;
}

2.5效果演示

三、UDP通信

3.1通信模型

3.2相关API

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

功能：从套接字文件描述符中读取len个字节的数据，将数据放入buf起始地址的容器中，并接收对端的地址信息结构体

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

功能：向对端套接字中发送数据

3.3UDP服务器代码

#include <head.h>
#define SER_PORT 6666
#define SER_IP "192.168.118.60"int main(int argc, const char *argv[])
{//1、创建用于通信的套接字文件描述符int sfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(sfd == -1){perror("socket error");return -1;}printf("socket success sfd = %d\n", sfd);        //3//设置端口号快速重用int reuse = 1;if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) ==-1){perror("setsockopt error");return -1;}printf("端口号快速重用成功\n");//2、绑定IP地址和端口号//2.1填充地址信息结构体struct sockaddr_in sin;sin.sin_family = AF_INET;sin.sin_port = htons(SER_PORT);sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);//2.2 绑定if(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) == -1){perror("bind error");return -1;}//3、数据收发char rbuf[128] = "";//定义接收对端地址信息结构体的容器struct sockaddr_in cin;socklen_t addrlen = sizeof(cin);while(1){//清空容器bzero(rbuf, sizeof(rbuf));//接收数据recvfrom(sfd, rbuf, sizeof(rbuf)-1, 0, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen);printf("[%s:%d] ：%s\n",inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), rbuf);//连接一个笑脸回过去strcat(rbuf, "*_*");if(sendto(sfd, rbuf, strlen(rbuf), 0, (struct sockaddr*)&cin, sizeof(cin)) == -1){perror("write error");return -1;}}//4、关闭套接字close(sfd);return 0;
}

3.4UDP客户端代码

#include <head.h>
#define SER_PORT 6666
#define SER_IP "192.168.118.60"
#define CLI_PORT 7777
#define CLI_IP "192.168.118.60"int main(int argc, const char *argv[])
{//1、创建用于通信的套接字文件描述符int cfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(cfd == -1){perror("socket error");return -1;}printf("socket success cfd = %d\n", cfd);//2、绑定IP地址和端口号//2.1 填充客户端地址信息结构体struct sockaddr_in cin;cin.sin_family = AF_INET;cin.sin_port = htons(CLI_PORT);cin.sin_addr.s_addr = inet_addr(CLI_IP);//2.2 绑定if(bind(cfd, (struct sockaddr*)&cin, sizeof(cin)) == -1){perror("bind error");return -1;}printf("bind success\n");//3、数据收发char wbuf[128] = "";//填充要发送的对端的地址信息结构体struct sockaddr_in sin;sin.sin_family = AF_INET;sin.sin_port = htons(SER_PORT);sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);while(1){printf("请输入>>>");fgets(wbuf, sizeof(wbuf), stdin);    //从终端获取一个字符串wbuf[strlen(wbuf)-1] = 0;          //将换行换成'\0'//判断输入的是否为退出if(strcmp(wbuf, "quit") == 0){break;}//将数据发送给服务器sendto(cfd, wbuf, strlen(wbuf), 0, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin));printf("发送成功\n");//接收服务器发来的消息bzero(wbuf, sizeof(wbuf));read(cfd, wbuf, sizeof(wbuf)-1);printf("收到服务器消息为：%s\n", wbuf);}//4、关闭套接字close(cfd);return 0;
}

3.5效果演示

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