socket套接字的案例分析

這篇文章主要介紹socket套接字的案例分析，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

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文章重點(diǎn)：

• IP地址、端口號(hào)……

• socket API

• 實(shí)現(xiàn)UDP客戶端/服務(wù)器

• 套接字是網(wǎng)絡(luò)編程中的一種通信機(jī)制，是支持TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元，可以看做是不同主機(jī)之間的進(jìn)程進(jìn)行雙向通信的端點(diǎn)，簡(jiǎn)單的說就是通信的兩方的一種約定，用套接字中的相關(guān)函數(shù)來完成通信過程。

前面介紹過，本地的進(jìn)程間通信（IPC）有很多種方式，常見的總結(jié)以下幾點(diǎn)：

 1、管道（包括無名管道和命名管道）；
 2、消息隊(duì)列；
 3、信號(hào)量；
 4、共享存儲(chǔ)。
 5、……（ Socket和Streams支持不同主機(jī)上的兩個(gè)進(jìn)程IPC）。

認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)層通信過程：

初識(shí)IP：

（IP就是：Internet協(xié)議IP）

在通信時(shí)，IP有源IP和目的IP之分，

對(duì)比寄快遞：網(wǎng)絡(luò)通信相當(dāng)于收發(fā)快遞，IP就是收件/發(fā)件人地址，僅僅知道地址還不行，還要知道派送人是誰？這就對(duì)比于網(wǎng)絡(luò)中的端口號(hào)概念，端口號(hào)標(biāo)識(shí)了一個(gè)進(jìn)程，告訴操作系統(tǒng)，當(dāng)前這個(gè)數(shù)據(jù)交給哪一個(gè)程序進(jìn)行解析。

端口號(hào)：

端口號(hào)（port）是傳輸層協(xié)議的內(nèi)容。

• 端口號(hào)是一個(gè)2字節(jié)16位的整數(shù)；

• 端口號(hào)用來標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程，告訴操作系統(tǒng)，當(dāng)前這個(gè)數(shù)據(jù)交給哪一個(gè)程序進(jìn)行解析；

• IP地址 + 端口號(hào)能標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的某一臺(tái)主機(jī)的某一個(gè)進(jìn)程；

• 一個(gè)端口號(hào)只能被一個(gè)進(jìn)程占用。

端口號(hào) & 進(jìn)程：

• 概念

進(jìn)程有唯一的pid標(biāo)識(shí)，端口號(hào)也能標(biāo)識(shí)進(jìn)程；

一個(gè)進(jìn)程可以綁定多個(gè)端口號(hào)，一個(gè)端口號(hào)不能被多個(gè)進(jìn)程綁定。

• 源端口號(hào) & 目的端口號(hào)

傳輸層協(xié)議（TCP/IP）的數(shù)據(jù)段中有兩個(gè)端口號(hào)，分別叫做源端口號(hào)和目的端口號(hào)，就是在描述“數(shù)據(jù)是誰的？發(fā)給誰？”

TCP：

（TCP）傳輸控制協(xié)議，面向連接。是一種提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ脜f(xié)議。

• 傳輸層協(xié)議

• 有連接

• 可靠傳輸

• 面向字節(jié)流

UDP：

（UDP）用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，是一個(gè)面向無連接的協(xié)議。采用該協(xié)議不需要兩個(gè)應(yīng)用程序先建立連接。UDP協(xié)議不提供差錯(cuò)恢復(fù)，不能提供數(shù)據(jù)重傳，因此該協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)安全性差。

• 傳輸層協(xié)議

• 無連接

• 不可靠傳輸

• 面向數(shù)據(jù)報(bào)

網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序：

• 如何定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的地址？

其實(shí)很容易理解這個(gè)問題，就是C語(yǔ)言中比較講究的大小端問題。

• 發(fā)送機(jī)按內(nèi)存地址從低到高順序發(fā)送；

• 接收主機(jī)按內(nèi)存地址從低到高順序保存；

• TCP/IP規(guī)定：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流應(yīng)采用大端字節(jié)序，即地地址高字節(jié)；

• 不論主機(jī)是大端機(jī)還是小端機(jī)，都必須遵循TCP/IP規(guī)定；

• 如果發(fā)送機(jī)是小端，就先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成大端再發(fā)送。

socket API：

//創(chuàng)建socket文件描述符  (TCP/UDP,客戶端+服務(wù)器)

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

參數(shù)1(domain): 選擇創(chuàng)建的套接字所用的協(xié)議族；
 AF_INET ： IPv4協(xié)議；
 AF_INET6： IPv6協(xié)議；
 AF_LOCAL: Unix域協(xié)議；
 AF_ROUTE：路由套接口；
 AF_KEY ：密鑰套接口。
參數(shù)2(type)：指定套接口類型，所選類型有：
 SOCK_STREAM：字節(jié)流套接字；
 SOCK_DGRAM : 數(shù)據(jù)報(bào)套接字;
 SOCK_RAW : 原始套接口。
 procotol: 使用的特定協(xié)議，一般使用默認(rèn)協(xié)議（NULL）。

//綁定端口號(hào)  （TCP/IP，服務(wù)器）
int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);

參數(shù)1(socket) : 是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號(hào)）。
參數(shù)2(address)：指向特定協(xié)議的地址指針。
參數(shù)3(address_len)：上面地址結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。
返回值：沒有錯(cuò)誤，bind()返回0，否則SOCKET_ERROR。

//開始監(jiān)聽socket  (TCP,服務(wù)器）
int listen(int socket, int backlog);

參數(shù)1(sockfd)：是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號(hào)）。
參數(shù)2(backlog)：所監(jiān)聽的端口隊(duì)列大小。

//接受請(qǐng)求  （TCP，服務(wù)器）
int accept(int socket, struct sockaddr* address, socklen_t* address_len);

參數(shù)1(socket) : 是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號(hào)）。
參數(shù)2(address)：指向特定協(xié)議的地址指針。
參數(shù)3(addrlen)：上面地址結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。
返回值：沒有錯(cuò)誤，bind()返回0，否則SOCKET_ERROR。

//建立連接  （TCP，客戶端）
int connect(int sockfd, const struct struct sockaddr *addr, aocklen_t addrlen);

//關(guān)閉套接字
int close(int fd);

參數(shù)(fd)：是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號(hào)）。

socket API是一層抽象的網(wǎng)絡(luò)編程接口，適用于各種底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如IPv4，IPv6，……

簡(jiǎn)單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序：

• TCP客戶—服務(wù)器程序的執(zhí)行流程圖：

服務(wù)器代碼：

#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               //端口號(hào)
#define SERVER_IP    "192.168.3.254"    //服務(wù)器ip
#define QUEUE_SIZE   5                  //所監(jiān)聽端口隊(duì)列大小

int main(int argc, char *argv[])
{
    //創(chuàng)建一個(gè)套接字，并檢測(cè)是否創(chuàng)建成功
    int sockSer;                        
    sockSer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sockSer == -1){
        perror("socket");
    }

    //設(shè)置端口可以重用，可以多個(gè)客戶端連接同一個(gè)端口，并檢測(cè)是否設(shè)置成功
    int yes = 1;
    if(setsockopt(sockSer, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)) == -1){
        perror("setsockopt");
    }

    struct sockaddr_in addrSer,addrCli;        //創(chuàng)建一個(gè)記錄地址信息的結(jié)構(gòu)體
    addrSer.sin_family = AF_INET;              //所使用AF_INET協(xié)議族
    addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT);     //設(shè)置地址結(jié)構(gòu)體中的端口號(hào)
    addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);   //設(shè)置其中的服務(wù)器ip

    //將套接字地址與所創(chuàng)建的套接字號(hào)聯(lián)系起來。并檢測(cè)是否綁定成功
    socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
    int res = bind(sockSer,(struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);
    if(res == -1)
        perror("bind");

    listen(sockSer, QUEUE_SIZE);       //監(jiān)聽端口隊(duì)列是否由連接請(qǐng)求，如果有就將該端口設(shè)置位可連接狀態(tài)，等待服務(wù)器接收連接

    printf("Server Wait Client Accept......\n");
    //如果監(jiān)聽到有連接請(qǐng)求接受連接請(qǐng)求。并檢測(cè)是否連接成功，成功返回0，否則返回-1
    int sockConn = accept(sockSer, (struct sockaddr*)&addrCli, &addrlen);
    if(sockConn == -1)
        perror("accept");
    else
    {
        printf("Server Accept Client OK.\n");
        printf("Client IP:> %s\n", inet_ntoa(addrCli.sin_addr));
        printf("Client Port:> %d\n",ntohs(addrCli.sin_port));
    }

    char sendbuf[256];         //申請(qǐng)一個(gè)發(fā)送緩存區(qū)
    char recvbuf[256];         //申請(qǐng)一個(gè)接收緩存區(qū)
    while(1)
    {
        printf("Ser:>");
        scanf("%s",sendbuf);
        if(strncmp(sendbuf,"quit",4) == 0)    //如果所要發(fā)送的數(shù)據(jù)為"quit"，則直接退出。
            break;
        send(sockConn, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0);   //發(fā)送數(shù)據(jù)
        recv(sockConn, recvbuf, 256, 0);    //接收客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)
        printf("Cli:> %s\n",recvbuf);
    }

    close(sockSer);         //關(guān)閉套接字
    return 0;
}

客戶端代碼：

#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[])
{
    //創(chuàng)建客戶端套接字號(hào)，并檢測(cè)是否創(chuàng)建成功
    int sockCli;
    sockCli = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sockCli == -1)
        perror("socket");

    //創(chuàng)建一個(gè)地址信息結(jié)構(gòu)體，并對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置
    struct sockaddr_in addrSer;     
    addrSer.sin_family = AF_INET;         //使用AF_INET協(xié)議族
    addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //設(shè)置端口號(hào)
    addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);   //設(shè)置服務(wù)器ip

    bind(sockCli,(struct sockaddr*)&addrCli, sizeof(struct sockaddr));    //將套接字地址與所創(chuàng)建的套接字號(hào)聯(lián)系起來

    //創(chuàng)建一個(gè)與服務(wù)器的連接，并檢測(cè)連接是否成功
    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];     //申請(qǐng)一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū)
    char recvbuf[256];     //申請(qǐng)一個(gè)接收數(shù)據(jù)緩存區(qū)
    while(1)
    {
        recv(sockCli, recvbuf, 256, 0);    //接收來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)
        printf("Ser:> %s\n",recvbuf);
        printf("Cli:>");
        scanf("%s",sendbuf);
        if(strncmp(sendbuf,"quit", 4) == 0)    //如果客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)為"quit"，則退出。
            break;
        send(sockCli, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0);   //發(fā)送數(shù)據(jù)
    }
    close(sockCli);       //關(guān)閉套接字
    return 0;
}

簡(jiǎn)單的UDP網(wǎng)絡(luò)程序：

• 相對(duì)與TCP來說，UDP安全性差，面向無鏈接。所以UDP地實(shí)現(xiàn)少了連接與接收連接的操作。所以在收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)就不能再用send()和recvfrom()了，而是用sendto()和recvto()之名從哪收發(fā)數(shù)據(jù)。

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

參數(shù)1(sockfd)：是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號(hào)）
參數(shù)2(buf)：指向存有發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針
參數(shù)3(len)：緩沖區(qū)長(zhǎng)度。
 **參數(shù)4(flags)：**flags的值或?yàn)?，或?yàn)槠渌?/p>

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

參數(shù)1(sockfd)：是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號(hào)）
參數(shù)2(buf)：指向存有接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針
參數(shù)3(len)：緩沖區(qū)長(zhǎng)度
 **參數(shù)4(flags)：**flags的值或?yàn)?，或?yàn)槠渌?/p>

服務(wù)器端代碼：

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

int main()
{
    //創(chuàng)建一個(gè)套接字，并檢測(cè)是否創(chuàng)建成功
    int sockSer = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockSer == -1)
        perror("socket");

    struct sockaddr_in addrSer;  //創(chuàng)建一個(gè)記錄地址信息的結(jié)構(gòu)體 
    addrSer.sin_family = AF_INET;    //使用AF_INET協(xié)議族 
    addrSer.sin_port = htons(5050);     //設(shè)置地址結(jié)構(gòu)體中的端口號(hào)
    addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.169");  //設(shè)置通信ip

    //將套接字地址與所創(chuàng)建的套接字號(hào)聯(lián)系起來，并檢測(cè)是否綁定成功
    socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
    int res = bind(sockSer,(struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);
    if(res == -1)
        perror("bind");

    char sendbuf[256];    //申請(qǐng)一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū)
    char recvbuf[256];    //申請(qǐng)一個(gè)接收數(shù)據(jù)緩存區(qū)
    struct sockaddr_in addrCli;
    while(1)
    {
        recvfrom(sockSer,recvbuf,256,0,(struct  sockaddr*)&addrCli, &addrlen);     //從指定地址接收客戶端數(shù)據(jù)
        printf("Cli:>%s\n",recvbuf);

        printf("Ser:>");    
        scanf("%s",sendbuf);
        sendto(sockSer,sendbuf,strlen(sendbuf)+1,0,(struct sockaddr*)&addrCli, addrlen);    //向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)
    }
    return 0;
}

客戶端代碼：

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

int main()
{
    //創(chuàng)建一個(gè)套接字，并檢測(cè)是否創(chuàng)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協(xié)議族 
    addrSer.sin_port = htons(5050);     //設(shè)置地址結(jié)構(gòu)體中的端口號(hào)
    addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.169");  //設(shè)置通信ip
    socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);


    char sendbuf[256];    //申請(qǐng)一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū)
    char recvbuf[256];    //申請(qǐng)一個(gè)接收數(shù)據(jù)緩存區(qū)

    while(1){
        //向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)
        printf("Cli:>");
        scanf("%s",sendbuf);
        sendto(sockCli, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0, (struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);   
        接收來自客戶端的數(shù)據(jù)
        recvfrom(sockCli, recvbuf, BUFFER_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&addrSer, &addrlen);
        printf("Ser:>%s\n", recvbuf);

    }

    return 0;
}

以上是socket套接字的案例分析的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！希望分享的內(nèi)容對(duì)大家有幫助，更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道！