socket网络编程基础
套接字 socket是操作系统内核的一个数据结构,它是网络中节点进行相互通信的门户。网络编程实际上也可以称作套接字编程。
套接字有3种类型:
-
流式套接字,即TCP套接字,用
SOCK_STREAM
表示 -
数据报套接字,即UDP套接字(或称无连接套接字),用
SOCK_DGRAM
表示 -
原始套接字,用
SOCK_RAM
表示
本文主要分析TCP套接字和UDP套接字。
套接字地址结构由网络地址和端口号组成,如下图:
graph TD;
ip[10.92.20.160]--ip地址-->socket["套接字:10.92.20.160    1500"]
port[1500]--端口号-->socket
端口号概念
在网络技术中,端口大致有两种意思:一是物理意义上的端口,比如ADSL Modem、集线器、交换机、路由器等用于连接其它网络设备的接口,如RJ-45端口、SC端口等。二是逻辑意义上的端口,一般指TCP/IP协议中的端口,端口范围从0~65535,比如浏览器网页服务(HTTP协议)的80端口,用于FTP服务的21端口等。端口号只有本地意义,即端口号是为了标识本地计算机的各个进程。
端口号分为两类,一类是由因特网指派名字和号码公司ICANN负责分配给一些常用的应用程序固定使用的”周知的端口“,其数值一般为0~1024,如:
应用程序的协议 |
周知的端口号 |
应用程序的协议 |
周知的端口号 |
---|---|---|---|
FTP |
21 |
TFTP |
69 |
TELNET |
23 |
HTTP |
80 |
SMTP |
25 |
SNMP |
161 |
DNS |
53 |
SNMP(trap) |
162 |
另一类则是一般端口号,用来随时分配给请求通信的客户线程。
TCP传输方式
TCP是一个面向连接的传输层协议,在数据发送之前(即进程通信之前),必须先建立连接。通信完毕后,必须关闭连接。基于TCP传输协议的服务器与客户机间的通信工作流程如下图:
大致流程如下:
-
服务器先用
socket()
函数来建立一个套接字,用这个套接字完成通信的监听及数据的收发。 - 服务器用
bind()
函数来**绑定一个端口号和IP地址**,使套接字与指定的端口号和IP地址相关联。 - 服务器调用
listen()
函数,使服务器的这个端口和IP处于**监听状态,等待网络中某一客户机的连接请求**。 -
客户机用
socket()
函数建立一个套接字,设定远程IP和端口。 - 客户机调用
connect()
函数**连接远程计算机指定的端口**。 -
服务器调用
accept()
函数来**接受**远程计算机的**连接请求**,建立起与客户机之间的通信连接。 -
建立连接以后,客户机用
write()
函数(或close()
函数)向socket中写入数据,也可以用read()
函数(或recv()
函数)读取服务器发来的数据。 -
服务器用
read()
函数(或recv()
函数)读取客户机发来的数据,也可以用write()
函数(或send()
函数)来发送数据。 - 完成通信以后,使用
close()
函数**关闭socket连接**。
socket-TCP示例程序(win系统)
服务器端(serverTCP.cpp)
#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);//【socket】
//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));//【bind】
//进入监听状态
listen(servSock, 20);//【listen】
//接收客户端请求
SOCKADDR clntAddr;
int nSize = sizeof(SOCKADDR);
char buffer[BUF_SIZE] = { 0 }; //缓冲区
while (1)
{
SOCKET clntSock = accept(servSock, (SOCKADDR*)&clntAddr, &nSize);//【accept】
int strLen = recv(clntSock, buffer, BUF_SIZE, 0); //接收客户端发来的数据 【recv】
send(clntSock, buffer, strLen, 0); //将数据原样返回【send】
closesocket(clntSock); //关闭套接字
memset(buffer, 0, BUF_SIZE); //重置缓冲区
}
//关闭套接字
closesocket(servSock);
//终止 DLL 的使用
WSACleanup();
return 0;
}
客户机端(clientTCP.cpp)
#include <stdio.h>
#include <WinSock2.h>
#include <windows.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);
//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);
char bufSend[BUF_SIZE] = { 0 };
char bufRecv[BUF_SIZE] = { 0 };
while (1)
{
//创建套接字
SOCKET sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);//【socket】
connect(sock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR));//【connect】
//获取用户输入的字符串并发送给服务器
printf("Input a string: ");
gets_s(bufSend);
send(sock, bufSend, strlen(bufSend), 0);//【send】
//接收服务器传回的数据
recv(sock, bufRecv, BUF_SIZE, 0);//【recv】
//输出接收到的数据
printf("Message form server: %sn", bufRecv);
memset(bufSend, 0, BUF_SIZE); //重置缓冲区
memset(bufRecv, 0, BUF_SIZE); //重置缓冲区
closesocket(sock); //关闭套接字【close】
}
WSACleanup(); //终止使用 DLL
return 0;
}
运行示例
两个程序可以在同一台电脑上运行,IP:127.0.0.1代表本机地址。先运行服务器端,当然是没有任何输出的。再运行客户机端,提示输入一些字符,输入后,回车,可以接收到同样字符的返回结果:
Input a string: hello
Message form server: hello
Input a string: HELLO
Message form server: HELLO
Input a string: ^C请按任意键继续. . .
UDP传输方式
不同于TCP协议,UDP是一个无连接的、不可靠服务的传输层协议,它不对数据进行确认、出错重传和排序等可靠性处理,但它却是具有代码小、实现简单那、速度快和系统开销小等优点。对于某些应用,使用UDP将带来更高的效率,如域名服务系统DNS、网络文件系统NFS等。
基于UDP传输协议的服务器与客户机间的通信工作流程如下图:
对比TCP套接字通信流程,区别在于:
- 使用TCP套接字必须先建立连接(如客户机进程的
connect()
,服务器进程的listen()
和accept()
) 而UDP套接字不需要先建立连接,它在调用socket()
生成一个套接字后,在服务器端调用bind()
绑定一个端口,然后服务器进程挂起于recvfrom()
调用,等待并接收网络中某一客户机的数据请求。而客户端调用sendto()
发送数据请求,同样也挂起于recvfrom()
调用,等待并接收服务器的应答信号。 - 当数据传输完毕后,UDP套接字中的客户端调用
close()
释放通信链路,但不再发送“断开连接通知”信息来通知服务器端释放通信链路。
socket-UDP示例程序(win系统)
服务器端(serverUDP.cpp)
#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 sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);//【socket】
//绑定套接字
sockaddr_in servAddr;
memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr)); //每个字节都用0填充
servAddr.sin_family = PF_INET; //使用IPv4地址
servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //自动获取IP地址
servAddr.sin_port = htons(1234); //端口
bind(sock, (SOCKADDR*)&servAddr, sizeof(SOCKADDR));//【bind】
//接收客户端请求
SOCKADDR clntAddr; //客户端地址信息
int nSize = sizeof(SOCKADDR);
char buffer[BUF_SIZE]; //缓冲区
while (1)
{
int strLen = recvfrom(sock, buffer, BUF_SIZE, 0, &clntAddr, &nSize);//【recvfrom】
sendto(sock, buffer, strLen, 0, &clntAddr, nSize);//【sento】
}
closesocket(sock);//【close】
WSACleanup();
return 0;
}
客户机端(clientUDP.cpp)
#include <stdio.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_DGRAM, 0);//【socket】
//服务器地址信息
sockaddr_in servAddr;
memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr)); //每个字节都用0填充
servAddr.sin_family = PF_INET;
servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
servAddr.sin_port = htons(1234);
//不断获取用户输入并发送给服务器,然后接受服务器数据
sockaddr fromAddr;
int addrLen = sizeof(fromAddr);
while (1)
{
char buffer[BUF_SIZE] = { 0 };
printf("Input a string: ");
gets_s(buffer);
sendto(sock, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr*)&servAddr, sizeof(servAddr));//【sendto】
int strLen = recvfrom(sock, buffer, BUF_SIZE, 0, &fromAddr, &addrLen);//【recvfrom】
buffer[strLen] = 0;
printf("Message form server: %sn", buffer);
}
closesocket(sock);//【close】
WSACleanup();
return 0;
}
从代码中可以看出,server.cpp 中没有使用listen()
函数,client.cpp 中也没有使用connect()
函数,因为 UDP 不需要连接。
运行示例
运行效果于TCP方式的效果一样,不再展示。
参考:
《精通Linux C编程》- 程国钢
http://c.biancheng.net/socket/
- JavaScript 教程
- JavaScript 编辑工具
- JavaScript 与HTML
- JavaScript 与Java
- JavaScript 数据结构
- JavaScript 基本数据类型
- JavaScript 特殊数据类型
- JavaScript 运算符
- JavaScript typeof 运算符
- JavaScript 表达式
- JavaScript 类型转换
- JavaScript 基本语法
- JavaScript 注释
- Javascript 基本处理流程
- Javascript 选择结构
- Javascript if 语句
- Javascript if 语句的嵌套
- Javascript switch 语句
- Javascript 循环结构
- Javascript 循环结构实例
- Javascript 跳转语句
- Javascript 控制语句总结
- Javascript 函数介绍
- Javascript 函数的定义
- Javascript 函数调用
- Javascript 几种特殊的函数
- JavaScript 内置函数简介
- Javascript eval() 函数
- Javascript isFinite() 函数
- Javascript isNaN() 函数
- parseInt() 与 parseFloat()
- escape() 与 unescape()
- Javascript 字符串介绍
- Javascript length属性
- javascript 字符串函数
- Javascript 日期对象简介
- Javascript 日期对象用途
- Date 对象属性和方法
- Javascript 数组是什么
- Javascript 创建数组
- Javascript 数组赋值与取值
- Javascript 数组属性和方法
- Python自学成才之路 装饰器编程之初试装饰器
- Python自学成才之路 元类中的__new__和__init__方法
- Centreon+Nagios实战第七篇——安装NRPE
- Python自学成才之路 详解类的三个重要方法__new__,__init__,__call__
- Centreon+Nagios实战第五篇——监控端安装Centreon
- Centreon+Nagios实战第四篇——监控端安装NDOUtils
- python自学成才之路 类属性和实例属性,__slots__方法
- 算法初步 基本概念 最大子数组和
- Oracle数据库名、实例名、ORACLE_SID、数据库域名、全局数据库名、服务名详解
- Maven实战之旅第六篇——maven常用指令
- maven实战之旅第四篇——利用maven archetype手动建立一个maven项目
- 一起刷 leetcode 之旋转矩阵
- exe调用DLL的方式
- 聊聊claudb的DatabaseCleaner
- Stata | 排名转为得分