TCP/IP协议
TCP/IP 协议栈是一系列网络协议(protocol)的总和，是构成网络通信的核心骨架，它定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间进行传输。
OSI 7层模型和TCP/IP四层网络模型对应关系
计算机网路基础的知识不过多讲解，主要是让大家明白接下来的Linux网络编程数据流属于那一层，具体如下图
TCP/IP协议数据流示意图
我们接下来讲解的Linux网络编程Tcp协议是属于传输层的协议
Linux Socket 网络编程
TCP协议
TCP是面向连接的可靠的传输层协议。
TCP编程
Linux中的网络编程是通过socket接口来进行的。socket是一种特殊的I/O接口，它也是一种文件描述符。常用于不同机器上的进程之间的通信，当然也可以实现本地机器上的进程之间通信。
使用TCP协议的流程图
根据流程图逐一讲解API接口.
服务端API接口
socket
#include <sys/socket.h>
int socket(int family //协议簇 一般 AF_INET PF_INET
,int type //套接口类型 SOCK_STREAM(字节流套接口)
,int protocol); //非原始套接口，参数为 0
套接口类型：
- SOCK_STREAM(字节流套接口)
- SOCK_DGRAM(数据报套接口)
- SOCK_RAW(原始套接口)
示例：
listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
bind
为套接字分配一个本地IP和协议端口
#include <sys/socket.h>
int bind(int socket
, const struct sockaddr *address//协议族地址
,socklen_t address_len); //协议族长度
- address: 协议族地址,通用的socket地址
通用的socket地址不是很好用，所以Linux为各个协议族提供了专门的socket地址结构体
UNIX本地协议族
struct sockaddr_un {
sa_family_t sa_family;
char sun_path[100];
}TCP/IP协议族
TCP/IP协议族有sockaddr_in和sockaddr_in6两个专用的socket地址结构体，分别对应IPv4和IPv6
IPv4对应的协议族sockaddr_in定义如下
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /*地址族：AF_INET*/
in_port_t sin_port; /*网络字节序表示的端口号*/
struct in_addr sin_addr; /*ipv4地址*/
}/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};
ipv6用的比较少就不单独介绍定义了
常用的有sockaddr_in(网络地址)，sockaddr_un(本地地址), 传入参数时要强制转换为sockaddr*指针类型，示例如下。
struct sockaddr_in servaddr;
/*(2) 设置服务器协议族sockaddr_in结构*/
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;//必须和套接字的创建fimile一致
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//表明可接受任意IP地址
servaddr.sin_port = htons(8888);
bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));
listen
listen函数仅被TCP服务器调用
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd //socket函数返回的套接口描述字
,int backlog); //则此值表示listen时的队列大小，最大连接个数
listen(listenfd,2);
accept
#include <sys/socket.h>
int accept(int listenfd //socket 函数返回的套接口描述字 监听句柄
, struct sockaddr *client //协议族地址
, socklen_t * addrlen); //客户端 套接字
accept(listenfd , (struct sockaddr *)&cliaddr , &clilen);
用于接收一个新的连接。
客户端API接口
connect
#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd
, const struct sockaddr * addr //协议族地址
, socklen_t addrlen); //协议族长度
connect(sockfd , (struct sockaddr *)&servaddr , sizeof(servaddr))
用于连接到服务器
send/recv
#include <sys/types.h>
#include < sys/socket.h >
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);
前3个参数与read()相同，参数flags是传输控制标志，UDP再做纤细介绍.
TCP案例
服务端
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<netdb.h>
#include<arpa/inet.h>
#define MAX_BUFF 1024
#define MAX_LISTEN 10
int main(int argc,char *argv[])
{
int defaule_port = 8000;
int optch = 0;
while((optch = getopt(argc, argv, "s:p:")) != -1)
{
switch (optch)
{
case 'p':
defaule_port = atoi(optarg);
printf("port: %s\n", optarg);
break;
case '?':
printf("Unknown option: %c\n",(char)optopt);
break;
default:
break;
}
}
/*声明服务器地址和客户链接地址*/
struct sockaddr_in server_addr,client_addr;
socklen_t client_len;
/*声明服务器监听套接字和客户端链接套接字*/
int listen_fd,connect_fd;
/*(1) 初始化监听套接字listenfd*/
listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0);
if(listen_fd == -1)
{
perror("Socket Error:");
return 0;
}
/*(2) 设置服务器sockaddr_in结构*/
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //任意地址
server_addr.sin_port = htons(defaule_port);
/*(3) 绑定套接字和端口*/
if(bind(listen_fd,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr))==-1)
{
perror("Bind error:");
return 0;
}
/*(4) 监听客户请求*/
if(listen(listen_fd,MAX_LISTEN)==-1)
{
perror("Listen error:");
return 0;
}
/*(5) 接受客户请求*/
for(;;)
{
client_len = sizeof(client_addr);
connect_fd = accept(listen_fd,(struct sockaddr*)&client_addr,&client_len);
if(connect_fd < 0)
{
perror("accept error");
return 0;
}
printf("Connect from %s:%u...\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),ntohs(client_addr.sin_port));
/*声明缓冲区,向客户端发送数据*/
char buff[MAX_BUFF] = "hello\n";
if(-1 == write(connect_fd,buff,strlen(buff)))
{
perror("Send error\n");
return 0;
}
printf("Send success...\n");
/*清空缓冲区,阻塞等待读取客户端发过来的数据*/
memset(buff,'\0',sizeof(buff));
if(-1 == read(connect_fd,buff,MAX_BUFF))
{
perror("read error\n");
return 0;
}
write(1,buff,strlen(buff));
close(connect_fd);
}
close(listen_fd);
return 0;
}
编译运行，默认8000端口，-p 指定端口
gcc -o server.c server
./server -p 8020
客户端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>
const int MAX_LINE = 2048;
int main(int argc ,char**argv)
{
/*声明套接字和链接服务器地址*/
int sockfd;
int optch,ret = -1;
const char*server_addr;
int default_port = 8000;
struct sockaddr_in servaddr;
/*判断是否为合法输入 必须传入一个参数：服务器Ip*/
if(argc<3)
{
printf("usage:tcpcli <IPaddress>");
return 0;
}
while((optch = getopt(argc, argv, "s:p:")) != -1)
{
switch (optch)
{
case 's':
server_addr = optarg;
break;
case 'p':
default_port = atoi(optarg);
printf("port: %s\n", optarg);
break;
case '?':
printf("Unknown option: %c\n",(char)optopt);
break;
default:
break;
}
}
/*(1) 创建套接字*/
sockfd =socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sockfd==-1)
{
perror("socket error");
return 0;
}
/*(2) 设置链接服务器地址结构*/
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family =AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(default_port);
if(inet_pton(AF_INET , server_addr , &servaddr.sin_addr) < 0)
{
printf("inet_pton error for %s\n",server_addr);
return 0;
}
/* (3) 发送链接服务器请求 */
if( (ret = connect(sockfd , (struct sockaddr *)&servaddr , sizeof(servaddr))) < 0)
{
perror("connect error");
return 0;
}
printf("connect seccess,ret:%d..\n",ret);
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&c_addr, 0, sizeof(c_addr));
socklen_t len = sizeof(c_addr);
char buf[MAX_LINE];
while (1)
{
/* code */
memset(buf,'\0',sizeof(buf));
len = read(sockfd,buf,sizeof(buf)-1);
if(len == 0)
{
printf("server close..\n");
return 0;
}
printf("recv from server:%s",buf);
memset(buf,'\0',sizeof(buf));
printf("please enter:\n");
ssize_t len = read(0,buf,sizeof(buf)-1);
if(len>0)
{
if(strcmp(buf,"quit")==0)
{
printf("quit\n");
break;
}
buf[len - 1]='\0';
write(sockfd,buf,strlen(buf));
}
}
close(sockfd);
return 0;
}
编译运行，默认8000端口，-s 指定连接的服务器 -p 指定端口
$ gcc -o client client.c
$ ./client -s 0.0.0.0 -p 8020
connect seccess,ret:0..
recv from server:hello
please enter:
hello too
server close..
简单 tcp服务器和客户端就到这里，下期介绍多线程技术，实现一个多线程的聊天室程序。
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