Socket编程

目前较为流行的网络编程模型是客户机/服务器通信模式

客户进程向服务器进程发出要求某种服务的请求,服务器进程响应该请求。如图所示,通常,一个服务器进程会同时为多个客户端进程服务,图中服务器进程B1同时为客户进程A1、A2和B2提供服务。

Socket概述

①   所谓Socket通常也称作“套接字”,用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄。应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。

②   Socket是连接运行在网络上的两个程序间的双向通信的端点。

③   网络通讯其实指的就是Socket间的通讯。

④   通讯的两端都有Socket,数据在两个Socket之间通过IO来进行传输。

套接字socket的类型

(1)流式套接字(SOCK_STREAM)

提供面向连接、可靠的数据传输服务,数据无差错、无重复的发送,且按发送顺序接收(TCP协议)

(2)数据报式套接字(SOCK_DGRAM)

提供无连接服务,数据包以独立包形式发送,不提供无措保证,数据可能丢失,并且接收顺序混乱(UDP协议)

(3)原始套接字(SOCK_RAM)

套接字(socket)

socket起源于Unix,而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”,都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。Socket就是该模式的一个实现,socket即是一种特殊的文件,一些socket函数就是对其进行的操作(读/写IO、打开、关闭).说白了Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。在设计模中,Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,对用户来说,一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议。

随着Unix的应用推广,套接字有被引进了windows等操作系统。套接字通常只与同一区域的套接字交换数据,windows socket只支持一个通信区域:网际域(AF_INET),这个域被使用忘记协议簇的通信进程使用。

使用Socket进行网络通信的过程

①   服务器程序将一个套接字绑定到一个特定的端口,并通过此套接字等待和监听客户的连接请求。

②   客户程序根据服务器程序所在的主机和端口号发出连接请求。

③   如果一切正常,服务器接受连接请求。并获得一个新的绑定到不同端口地址的套接字。

④   客户和服务器通过读、写套接字进行通讯。

客户机/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机/服务器模式*(client/server),即客户像服务其提出请求,服务器接受到请求后,提供相应的服务。

服务器:

(1)首先服务器方要先启动,打开一个通信通道并告知本机,它愿意在某一地址和端口上接收客户请求

(2)等待客户请求到达该端口

(3)接收服务请求,处理该客户请求,服务完成后,关闭此新进程与客户的通信链路,并终止

(4)返回第二步,等待另一个客户请求

(5)关闭服务器

客户方:

(1)打开一个通信通道,并连接到服务器所在的主机特定的端口

(2)向服务器发送请求,等待并接收应答,继续提出请求

(3)请求结束后关闭通信信道并终止

基于TCP(面向连接)的socket编程

 流式传输:“客户端”,1.socket()函数;2.bind()函数可有可无,加上指定传输端口,不加随机分配端口;3.connect()函数,填写服务端的地址与端口【网络间通信AF_STREAM】或者路径【进程间通信AF_DGRAM】;4.send()函数;5.recv()函数。

流式传输:“服务端”,1.socket()函数;2.bind()函数,必须加上指定传输端口【网络间通信AF_STREAM】或者是路径【进程间通信AF_DGRAM】 ;3.listen()函数,使用isockfd;5.accepc()函数,生成新的fd,inewfd;6.send()函数,inewfd;7.recv()函数,inewfd。

服务器端先初始化Socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket,然后连接服务器(connect),如果连接成功,这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求,服务器端接收请求并处理请求,然后把回应数据发送给客户端,客户端读取数据,最后关闭连接,一次交互结束。

基于TCP(面向连接)的socket编程——流式套接字(SOCK_STREAM)
网络间通信AF_INET,典型的TCP/IP四型模型的通信过程

服务器:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>

#define PORT 23		//端口号
#define BACKLOG 5	//最大监听数

int main()
{
	int iSocketFD = 0;  //socket句柄
	int iRecvLen = 0;   //接收成功后的返回值
	int new_fd = 0; 	//建立连接后的句柄
	char buf[4096] = {0}; //
	struct sockaddr_in stLocalAddr = {0}; //本地地址信息结构图,下面有具体的属性赋值
	struct sockaddr_in stRemoteAddr = {0}; //对方地址信息
	socklen_t socklen = 0;  	

	iSocketFD = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //建立socket
	if(0 > iSocketFD)
	{
		printf("创建socket失败!\n");
		return 0;
	}	

	stLocalAddr.sin_family = AF_INET;  /*该属性表示接收本机或其他机器传输*/
	stLocalAddr.sin_port = htons(PORT); /*端口号*/
	stLocalAddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); /*IP,括号内容表示本机IP*/

	//绑定地址结构体和socket
	if(0 > bind(iSocketFD, (void *)&stLocalAddr, sizeof(stLocalAddr)))
	{
		printf("绑定失败!\n");
		return 0;
	}

	//开启监听 ,第二个参数是最大监听数
	if(0 > listen(iSocketFD, BACKLOG))
	{
		printf("监听失败!\n");
		return 0;
	}

	printf("iSocketFD: %d\n", iSocketFD);	
	//在这里阻塞知道接收到消息,参数分别是socket句柄,接收到的地址信息以及大小 
	new_fd = accept(iSocketFD, (void *)&stRemoteAddr, &socklen);
	if(0 > new_fd)
	{
		printf("接收失败!\n");
		return 0;
	}else{
		printf("接收成功!\n");
		//发送内容,参数分别是连接句柄,内容,大小,其他信息(设为0即可) 
		send(new_fd, "这是服务器接收成功后发回的信息!", sizeof("这是服务器接收成功后发回的信息!"), 0);
	}

	printf("new_fd: %d\n", new_fd);	
	iRecvLen = recv(new_fd, buf, sizeof(buf), 0);	
	if(0 >= iRecvLen)    //对端关闭连接 返回0
	{	
		printf("接收失败或者对端关闭连接!\n");
	}else{
		printf("buf: %s\n", buf);
	}

	close(new_fd);
	close(iSocketFD);

	return 0;
}

客户端:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>

#define PORT 23			//目标地址端口号
#define ADDR "192.168.1.230" //目标地址IP

int main()
{
	int iSocketFD = 0; //socket句柄
	unsigned int iRemoteAddr = 0;
	struct sockaddr_in stRemoteAddr = {0}; //对端,即目标地址信息
	socklen_t socklen = 0;  	
	char buf[4096] = {0}; //存储接收到的数据

	iSocketFD = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //建立socket
	if(0 > iSocketFD)
	{
		printf("创建socket失败!\n");
		return 0;
	}	

	stRemoteAddr.sin_family = AF_INET;
	stRemoteAddr.sin_port = htons(PORT);
	inet_pton(AF_INET, ADDR, &iRemoteAddr);
	stRemoteAddr.sin_addr.s_addr=iRemoteAddr;
	
	//连接方法: 传入句柄,目标地址,和大小
	if(0 > connect(iSocketFD, (void *)&stRemoteAddr, sizeof(stRemoteAddr)))
	{
		printf("连接失败!\n");
		//printf("connect failed:%d",errno);//失败时也可打印errno
	}else{
		printf("连接成功!\n");
		recv(iSocketFD, buf, sizeof(buf), 0); 将接收数据打入buf,参数分别是句柄,储存处,最大长度,其他信息(设为0即可)。 
		printf("Received:%s\n", buf);
	}
	
	close(iSocketFD);//关闭socket	
	return 0;
}

测试:

1、编译服务器、客户端代码:

[root@localhost tcp_socket]# make socket_server_tcp
cc     socket_server_tcp.c   -o socket_server_tcp
[root@localhost tcp_socket]# make socket_client_tcp
cc     socket_client_tcp.c   -o socket_client_tcp
[root@localhost tcp_socket]# 

2、服务器端口监听:

[root@localhost tcp_socket]# ./socket_server_tcp 

3、执行客户端:

非telnet:

服务器端显示:
[root@localhost tcp_socket]# ./socket_server_tcp 
iSocketFD: 3
接收成功!
new_fd: 4
接收失败或者对端关闭连接!

客户端显示:
[root@localhost tcp_socket]# ./socket_client_tcp 
连接成功!
Received:这是服务器接收成功后发回的信息!

telnet服务器:

服务器端显示:
[root@localhost tcp_socket]# ./socket_server_tcp 
iSocketFD: 3
接收成功!
new_fd: 4
buf: �������� ��!��"��'����#

客户端显示:
[root@localhost tcp_socket]# telnet 192.168.1.230
Trying 192.168.1.230...
Connected to 192.168.1.230.
Escape character is '^]'.
这是服务器接收成功后发回的信息!Connection closed by foreign host.

 

基于TCP(面向连接)的socket编程(多线程、循环监听)——数据报式套接字(SOCK_DGRAM)
网络间通信AF_INET,典型的TCP/IP四型模型的通信过程

服务器:(多线程的【每10秒会打印一行#号】   与   循环监听)

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <pthread.h>

void * test(void *pvData)
{
	while(1)
	{
		sleep(10);
		printf("################################\n");
	}
	return NULL;
}

int main(void)
{
	pthread_t stPid = 0; 
	int iRecvLen = 0;
	int iSocketFD = 0;
	char acBuf[4096] = {0};
	struct sockaddr_in stLocalAddr = {0};

	struct sockaddr_in stRemoteAddr = {0};
	socklen_t iRemoteAddrLen = 0;

	/* 创建socket */
	iSocketFD = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if(iSocketFD < 0)
	{
		printf("创建socket失败!\n");
		return 0;
	}

	/* 填写地址 */
	stLocalAddr.sin_family = AF_INET;
	stLocalAddr.sin_port   = htons(12345);
	stLocalAddr.sin_addr.s_addr = 0;

	/* 绑定地址 */
	if(0 > bind(iSocketFD, (void *)&stLocalAddr, sizeof(stLocalAddr)))
	{
		printf("绑定地址失败!\n");
		close(iSocketFD);
		return 0;
	}
	pthread_create(&stPid, NULL, test, NULL);   //实现了多线程
	
	while(1)     //实现了循环监听
	{
		iRecvLen = recvfrom(iSocketFD, acBuf, sizeof(acBuf), 0, (void *)&stRemoteAddr, &iRemoteAddrLen);

		printf("iRecvLen: %d\n", iRecvLen);
		printf("acBuf:%s\n", acBuf);
	}
	close(iSocketFD);

	return 0;
}

客户端:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(void)
{
	int iRecvLen = 0;
	int iSocketFD = 0;
	int iRemotAddr = 0;
	char acBuf[4096] = {0};
	struct sockaddr_in stLocalAddr = {0};

	struct sockaddr_in stRemoteAddr = {0};
	socklen_t iRemoteAddrLen = 0;

	/* 创建socket */
	iSocketFD = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if(iSocketFD < 0)
	{
		printf("创建socket失败!\n");
		return 0;
	}

	/* 填写服务端地址 */
	stLocalAddr.sin_family = AF_INET;
	stLocalAddr.sin_port   = htons(12345);
	inet_pton(AF_INET, "192.168.1.230", (void *)&iRemotAddr);
	stLocalAddr.sin_addr.s_addr = iRemotAddr;

	iRecvLen = sendto(iSocketFD, "这是一个测试字符串", strlen("这是一个测试字符串"), 0, (void *)&stLocalAddr, sizeof(stLocalAddr));


	close(iSocketFD);

	return 0;
}

测试:

1、编译服务器:因为有多线程,所以服务器端进程要进行pthread编译:

[root@localhost udp_socket]# gcc socket_server_UDP.c -pthread -g -o socket_server_UDP

2、服务器监听:

[root@localhost udp_socket]# ./socket_server_UDP 

3、客户端连接服务器:

[root@localhost tcp_socket]# ./socket_client_UDP 

4、服务器端口显示结果:

[root@localhost udp_socket]# ./socket_server_UDP 
iSocketFD: 3
################################
################################
iRecvLen: 27
acBuf:这是一个测试字符串
iSocketFD: 3
################################

5、结果解释说明:

服务器端有主线程和辅线程,主线程,打印客户端发送的请求;辅线程每隔10秒钟打印一排#号。

 

参考链接:https://blog.csdn.net/zhang___yong/article/details/78702559

java:https://www.cnblogs.com/wzy330782/p/5479833.html

基于TCP/IP和UDP协议的socket编程结构解析:https://blog.csdn.net/zhengnice/article/details/51428080

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