socket编程介绍
Socket是进程通讯的一种方式,即调用这个网络库的一些API函数实现分布在不同主机的相关进程之间的数据交换。
几个定义:
(1)IP地址:即依照TCP/IP协议分配给本地主机的网络地址,两个进程要通讯,任一进程首先要知道通讯对方的位置,即对方的IP。
(2)端口号:用来辨别本地通讯进程,一个本地的进程在通讯时均会占用一个端口号,不同的进程端口号不同,因此在通讯前必须要分配一个没有被访问的端口号。
(3)连接:指两个进程间的通讯链路。
(4)半相关:网络中用一个三元组可以在全局唯一标志一个进程:
(协议,本地地址,本地端口号)
这样一个三元组,叫做一个半相关,它指定连接的每半部分。
(4)全相关:一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成,并且只能使用同一种高层协议。也就是说,不可能通信的一端用TCP协议,而另一端用UDP协议。因此一个完整的网间通信需要一个五元组来标识:
(协议,本地地址,本地端口号,远地地址,远地端口号)
这样一个五元组,叫做一个相关(association),即两个协议相同的半相关才能组合成一个合适的相关,或完全指定组成一连接。
客户/服务器模式
在TCP/IP网络应用中,通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器(Client/Server,
C/S)模式,即客户向服务器发出服务请求,服务器接收到请求后,提供相应的服务。客户/服务器模式的建立基于以下两点:
(1)首先,建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等,需要共享,从而造就拥有众多资源的主机提供服务,资源较少的客户请求服务这一非对等作用。
(2)其次,网间进程通信完全是异步的,相互通信的进程间既不存在父子关系,又不共享内存缓冲区,因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系,为二者的数据交换提供同步,这就是基于客户/服务器模式的TCP/IP。
服务器端:
其过程是首先服务器方要先启动,并根据请求提供相应服务:
(1)打开一通信通道并告知本地主机,它愿意在某一公认地址上的某端口(如FTP的端口可能为21)接收客户请求;
(2)等待客户请求到达该端口;
(3)接收到客户端的服务请求时,处理该请求并发送应答信号。接收到并发服务请求,要激活一新进程来处理这个客户请求(如UNIX系统中用fork、exec)。新进程处理此客户请求,并不需要对其它请求作出应答。服务完成后,关闭此新进程与客户的通信链路,并终止。
(4)返回第(2)步,等待另一客户请求。
(5)关闭服务器
客户端:
(1)打开一通信通道,并连接到服务器所在主机的特定端口;
(2)向服务器发服务请求报文,等待并接收应答;继续提出请求......
(3)请求结束后关闭通信通道并终止。
相关函数介绍
socket函数
socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字,而socket()用于创建一个socket描述符(socket descriptor),它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样,后续的操作都有用到它,把它作为参数,通过它来进行一些读写操作。
正如可以给fopen的传入不同参数值,以打开不同的文件。创建socket的时候,也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符,socket函数的三个参数分别为:
protofamily:即协议域,又称为协议族(family)。常用的协议族有,AF_INET(IPV4)、AF_INET6(IPV6)、AF_LOCAL(或称AF_UNIX,Unix域socket)、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型,在通信中必须采用对应的地址,如AF_INET决定了要用ipv4地址(32位的)与端口号(16位的)的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
type:指定socket类型。常用的socket类型有,SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等(socket的类型有哪些?)。
protocol:故名思意,就是指定协议。常用的协议有,IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等,它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。
bind()函数
正如上面所说bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
函数的三个参数分别为:
sockfd:即socket描述字,它是通过socket()函数创建了,唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
addr:一个const struct sockaddr *指针,指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同。
listen()、connect()函数
如果作为一个服务器,在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket,如果客户端这时调用connect()发出连接请求,服务器端就会接收到这个请求。
listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字,第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的,listen函数将socket变为被动类型的,等待客户的连接请求。
connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字,第二参数为服务器的socket地址,第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。
accept()函数
TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后,就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就向TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后,就会调用accept()函数取接收请求,这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了,即类同于普通文件的读写I/O操作。
read()、write()等函数
read函数是负责从fd中读取内容。当读成功时,read返回实际所读的字节数,如果返回的值是0表示已经读到文件的结束了,小于0表示出现了错误。如果错误为EINTR说明读是由中断引起的,如果是ECONNREST表示网络连接出了问题。
write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd,成功时返回写的字节数,失败时返回-1,并设置errno变量。 在网络程序中,当我们向套接字文件描述符写时有俩种可能。1)write的返回值大于0,表示写了部分或者是全部的数据。2)返回的值小于0,此时出现了错误。
close()函数
在服务器与客户端建立连接之后,会进行一些读写操作,完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字,好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。close一个TCP socket的缺省行为是把该socket标记为以关闭,然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用,也就是说不能再作为read或write的第一个参数。
实现代码
服务端
#include <stdio.h> #include <winsock2.h> #pragma comment (lib, "ws2_32.lib") //加载 ws2_32.dll #define BUF_SIZE 100 int main(){ WSADATA wsaData; WSAStartup( MAKEWORD(2, 2), &wsaData); //创建套接字 SOCKET servSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //绑定套接字 sockaddr_in sockAddr; memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr)); //每个字节都用0填充 sockAddr.sin_family = PF_INET; //使用IPv4地址 sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具体的IP地址 sockAddr.sin_port = htons(1234); //端口 bind(servSock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR)); //进入监听状态 listen(servSock, 20); //接收客户端请求 SOCKADDR clntAddr; int nSize = sizeof(SOCKADDR); SOCKET clntSock = accept(servSock, (SOCKADDR*)&clntAddr, &nSize); char buffer[BUF_SIZE]; //缓冲区 int strLen = recv(clntSock, buffer, BUF_SIZE, 0); //接收客户端发来的数据 send(clntSock, buffer, strLen, 0); //将数据原样返回 //关闭套接字 closesocket(clntSock); closesocket(servSock); //终止 DLL 的使用 WSACleanup(); return 0; }
客户端
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <WinSock2.h> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") //加载 ws2_32.dll #define BUF_SIZE 100 int main(){ //初始化DLL WSADATA wsaData; WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData); //创建套接字 SOCKET sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); //向服务器发起请求 sockaddr_in sockAddr; memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr)); //每个字节都用0填充 sockAddr.sin_family = PF_INET; sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); sockAddr.sin_port = htons(1234); connect(sock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR)); //获取用户输入的字符串并发送给服务器 char bufSend[BUF_SIZE] = {0}; printf("Input a string: "); scanf("%s", bufSend); send(sock, bufSend, strlen(bufSend), 0); //接收服务器传回的数据 char bufRecv[BUF_SIZE] = {0}; recv(sock, bufRecv, BUF_SIZE, 0); //输出接收到的数据 printf("Message form server: %s\n", bufRecv); //关闭套接字 closesocket(sock); //终止使用 DLL WSACleanup(); system("pause"); return 0; }
实验结果
服务端接受到了hi并返回了hello
客户端接收到了hello
来源:https://www.cnblogs.com/lcw12356/p/12019224.html