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socket套接字详解（TCP与UDP）

发布者：Admin • • 阅读 ：92次

socket套接字详解（TCP与UDP）

内容导读

收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了socket套接字详解（TCP与UDP），小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含9981字，纯文字阅读大概需要15分钟。

内容图文

学习LInux，网络编程套接字是基础，也是新手学习的难点，通过本篇文章，读者可以通过图解、作者的代码实现思路全面理解IP地址、端口号、TCP、UDP概念、socket API用法、模拟客户端/服务器通信等。

  • Mark：阅读blog + 代码实现耗时18分钟

文章重点：

  • IP地址、端口号……

  • socket API

  • 实现UDP客户端/服务器

  • 套接字是网络编程中的一种通信机制，是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点，简单的说就是通信的两方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程。

前面介绍过，本地的进程间通信（IPC）有很多种方式，常见的总结以下几点：

 1、管道（包括无名管道和命名管道）； 2、消息队列； 3、信号量； 4、共享存储。 5、……（ Socket和Streams支持不同主机上的两个进程IPC）。
认识网络层通信过程：

初识IP：

（IP就是：Internet协议IP）

在通信时，IP有源IP和目的IP之分，

对比寄快递：网络通信相当于收发快递，IP就是收件/发件人地址，仅仅知道地址还不行，还要知道派送人是谁？这就对比于网络中的端口号概念，端口号标识了一个进程，告诉操作系统，当前这个数据交给哪一个程序进行解析。

端口号：

端口号（port）是传输层协议的内容。

  • 端口号是一个2字节16位的整数；

  • 端口号用来标识一个进程，告诉操作系统，当前这个数据交给哪一个程序进行解析；

  • IP地址 + 端口号能标识网络上的某一台主机的某一个进程；

  • 一个端口号只能被一个进程占用。

端口号 & 进程：
  • 概念

进程有唯一的pid标识，端口号也能标识进程；

一个进程可以绑定多个端口号，一个端口号不能被多个进程绑定。

  • 源端口号 & 目的端口号

传输层协议（TCP/IP）的数据段中有两个端口号，分别叫做源端口号和目的端口号，就是在描述“数据是谁的？发给谁？”

TCP：

（TCP）传输控制协议，面向连接。是一种提供可靠数据传输的通用协议。

  • 传输层协议

  • 有连接

  • 可靠传输

  • 面向字节流

UDP：

（UDP）用户数据报协议，是一个面向无连接的协议。采用该协议不需要两个应用程序先建立连接。UDP协议不提供差错恢复，不能提供数据重传，因此该协议传输数据安全性差。

  • 传输层协议

  • 无连接

  • 不可靠传输

  • 面向数据报

网络字节序：

  • 如何定义网络数据流的地址？

其实很容易理解这个问题，就是C语言中比较讲究的大小端问题。

  • 发送机按内存地址从低到高顺序发送；

  • 接收主机按内存地址从低到高顺序保存；

  • TCP/IP规定：网络数据流应采用大端字节序，即地地址高字节；

  • 不论主机是大端机还是小端机，都必须遵循TCP/IP规定；

  • 如果发送机是小端，就先将数据转成大端再发送。

socket API：
//创建socket文件描述符
(TCP/UDP,客户端+服务器)int socket(int domain, int type, int protocol);

参数1(domain): 选择创建的套接字所用的协议族；
AF_INET ： IPv4协议；
AF_INET6： IPv6协议；
AF_LOCAL: Unix域协议；
AF_ROUTE：路由套接口；
AF_KEY ：密钥套接口。
参数2(type)：指定套接口类型，所选类型有：
SOCK_STREAM：字节流套接字；
SOCK_DGRAM : 数据报套接字;
SOCK_RAW : 原始套接口。
procotol: 使用的特定协议，一般使用默认协议（NULL）。

//绑定端口号
（TCP/IP，服务器）int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);

参数1(socket) : 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
参数2(address)：指向特定协议的地址指针。
参数3(address_len)：上面地址结构的长度。
返回值：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR。

//开始监听socket
(TCP,服务器）int listen(int socket, int backlog);

参数1(sockfd)：是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
参数2(backlog)：所监听的端口队列大小。

//接受请求
（TCP，服务器）int accept(int socket, struct sockaddr* address, socklen_t* address_len);

参数1(socket) : 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
参数2(address)：指向特定协议的地址指针。
参数3(addrlen)：上面地址结构的长度。
返回值：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR。

//建立连接
（TCP，客户端）int connect(int sockfd, const struct struct sockaddr *addr, aocklen_t addrlen);
//关闭套接字int close(int fd);

参数(fd)：是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。

socket API是一层抽象的网络编程接口，适用于各种底层网络协议，如IPv4，IPv6，……

简单的TCP网络程序：
  • TCP客户—服务器程序的执行流程图：

服务器代码：

#include<iostream>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>using namespace std;#define SERVER_PORT
5050






 //端口号#define SERVER_IP

"192.168.3.254"

//服务器ip#define QUEUE_SIZE
 5








//所监听端口队列大小int main(int argc, char *argv[]){

//创建一个套接字，并检测是否创建成功

int sockSer;













sockSer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(sockSer == -1){



perror("socket");

}

//设置端口可以重用，可以多个客户端连接同一个端口，并检测是否设置成功

int yes = 1;

if(setsockopt(sockSer, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)) == -1){



perror("setsockopt");

}

struct sockaddr_in addrSer,addrCli;



//创建一个记录地址信息的结构体

addrSer.sin_family = AF_INET;






//所使用AF_INET协议族

addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT);

 //设置地址结构体中的端口号

addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
 //设置其中的服务器ip

//将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。并检测是否绑定成功

socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);

int res = bind(sockSer,(struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);

if(res == -1)



perror("bind");

listen(sockSer, QUEUE_SIZE);


 //监听端口队列是否由连接请求，如果有就将该端口设置位可连接状态，等待服务器接收连接

printf("Server Wait Client Accept......n");

//如果监听到有连接请求接受连接请求。并检测是否连接成功，成功返回0，否则返回-1

int sockConn = accept(sockSer, (struct sockaddr*)&addrCli, &addrlen);

if(sockConn == -1)



perror("accept");

else

{



printf("Server Accept Client OK.n");



printf("Client IP:> %sn", inet_ntoa(addrCli.sin_addr));



printf("Client Port:> %dn",ntohs(addrCli.sin_port));

}

char sendbuf[256];



 //申请一个发送缓存区

char recvbuf[256];



 //申请一个接收缓存区

while(1)

{



printf("Ser:>");



scanf("%s",sendbuf);



if(strncmp(sendbuf,"quit",4) == 0)

//如果所要发送的数据为"quit"，则直接退出。





break;



send(sockConn, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0);
 //发送数据



recv(sockConn, recvbuf, 256, 0);

//接收客户端发送的数据



printf("Cli:> %sn",recvbuf);

}

close(sockSer);



 //关闭套接字

return 0;}

客户端代码：

#include<iostream>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>using namespace std;#define SERVER_PORT
5050#define SERVER_IP

"192.168.3.254"int main(int argc, char *argv[]){

//创建客户端套接字号，并检测是否创建成功

int sockCli;

sockCli = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(sockCli == -1)



perror("socket");

//创建一个地址信息结构体，并对其内容进行设置

struct sockaddr_in addrSer;



 addrSer.sin_family = AF_INET;



 //使用AF_INET协议族

addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT);
//设置端口号

addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
 //设置服务器ip

bind(sockCli,(struct sockaddr*)&addrCli, sizeof(struct sockaddr));

//将套接字地址与所创建的套接字号联系起来

//创建一个与服务器的连接，并检测连接是否成功

socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);

int res = connect(sockCli,(struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);

if(res == -1)



perror("connect");

else



printf("Client Connect Server OK.n");

char sendbuf[256];

 //申请一个发送数据缓存区

char recvbuf[256];

 //申请一个接收数据缓存区

while(1)

{



recv(sockCli, recvbuf, 256, 0);

//接收来自服务器的数据



printf("Ser:> %sn",recvbuf);



printf("Cli:>");



scanf("%s",sendbuf);



if(strncmp(sendbuf,"quit", 4) == 0)

//如果客户端发送的数据为"quit"，则退出。





break;



send(sockCli, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0);
 //发送数据

}

close(sockCli);


 //关闭套接字

return 0;}
简单的UDP网络程序：

  • 相对与TCP来说，UDP安全性差，面向无链接。所以UDP地实现少了连接与接收连接的操作。所以在收发数据时就不能再用send()和recvfrom()了，而是用sendto()和recvto()之名从哪收发数据。
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

参数1(sockfd)：是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）
参数2(buf)：指向存有发送数据的缓冲区的指针
参数3(len)：缓冲区长度。
**参数4(flags)：**flags的值或为0，或为其他

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

参数1(sockfd)：是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）
参数2(buf)：指向存有接收数据的缓冲区的指针
参数3(len)：缓冲区长度
**参数4(flags)：**flags的值或为0，或为其他

服务器端代码：

#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<string.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<sys/socket.h>int main(){

//创建一个套接字，并检测是否创建成功

int sockSer = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

if(sockSer == -1)



perror("socket");

struct sockaddr_in addrSer;
//创建一个记录地址信息的结构体

 addrSer.sin_family = AF_INET;

//使用AF_INET协议族

 addrSer.sin_port = htons(5050);

 //设置地址结构体中的端口号

addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.169");
//设置通信ip

//将套接字地址与所创建的套接字号联系起来，并检测是否绑定成功

socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);

int res = bind(sockSer,(struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);

if(res == -1)



perror("bind");

char sendbuf[256];

//申请一个发送数据缓存区

char recvbuf[256];

//申请一个接收数据缓存区

struct sockaddr_in addrCli;

while(1)

{



recvfrom(sockSer,recvbuf,256,0,(struct
sockaddr*)&addrCli, &addrlen);

 //从指定地址接收客户端数据



printf("Cli:>%sn",recvbuf);



printf("Ser:>");





scanf("%s",sendbuf);



sendto(sockSer,sendbuf,strlen(sendbuf)+1,0,(struct sockaddr*)&addrCli, addrlen);

//向客户端发送数据

}

return 0;}

客户端代码：

#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<string.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<sys/socket.h>int main(){

//创建一个套接字，并检测是否创建成功

int sockCli = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

if(sockCli == -1){



perror("socket");

}

addrSer.sin_family = AF_INET;

//使用AF_INET协议族

 addrSer.sin_port = htons(5050);

 //设置地址结构体中的端口号

addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.169");
//设置通信ip

socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);

char sendbuf[256];

//申请一个发送数据缓存区

char recvbuf[256];

//申请一个接收数据缓存区

while(1){



//向客户端发送数据



printf("Cli:>");



scanf("%s",sendbuf);



sendto(sockCli, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0, (struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);




 接收来自客户端的数据



recvfrom(sockCli, recvbuf, BUFFER_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&addrSer, &addrlen);



printf("Ser:>%sn", recvbuf);

}

return 0;}


【推荐课程：TCP/IP视频教程】

以上就是socket套接字详解（TCP与UDP）的详细内容，更多请关注Gxl网其它相关文章！

内容总结

以上是为您收集整理的socket套接字详解（TCP与UDP）全部内容，希望文章能够帮你解决socket套接字详解（TCP与UDP）所遇到的程序开发问题。 如果觉得技术教程内容还不错，欢迎将网站推荐给程序员好友。

内容备注

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