UNIX網絡編程----學習筆記（@1@2）

時間 2019-11-24

標籤 unix 網絡編程學習筆記 1@2 欄目 Unix 简体版

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摘自：http://www.chinaunix.net/jh/7/237398.htmlhtml

1.1 客戶端程序和服務端程序
網絡程序和普通的程序有一個最大的區別是網絡程序是由兩個部分組成的--客戶端和服務器端.

網絡程序是先有服務器程序啓動,等待客戶端的程序運行並創建鏈接.通常的來講是服務端的程序在一個端口上監聽,直到有一個客戶端的程序發來了請求.

1.2 經常使用的命令
因爲網絡程序是有兩個部分組成,因此在調試的時候比較麻煩,爲此咱們有必要知道一些經常使用的網絡命令

netstat
命令netstat是用來顯示網絡的鏈接,路由表和接口統計等網絡的信息.netstat有許多的選項咱們經常使用的選項是 -an 用來顯示詳細的網絡狀態.至於其它的選項咱們可使用幫助手冊得到詳細的狀況.

telnet
telnet是一個用來遠程控制的程序,可是咱們徹底能夠用這個程序來調試咱們的服務端程序的. 好比咱們的服務器程序在監聽8888端口,咱們能夠用telnet localhost 8888來查看服務端的情況.

1.3 TCP/UDP介紹
TCP(Transfer Control Protocol)傳輸控制協議是一種面向鏈接的協議,當咱們的網絡程序使用這個協議的時候,網絡能夠保證咱們的客戶端和服務端的鏈接是可靠的,安全的.

UDP(User Datagram Protocol)用戶數據報協議是一種非面向鏈接的協議,這種協議並不能保證咱們的網絡程序的鏈接是可靠的,因此咱們如今編寫的程序通常是採用TCP協議的.

2. 初等網絡函數介紹（TCP）
  unix系統是經過提供套接字(socket)來進行網絡編程的.網絡程序經過socket和其它幾個函數的調用,會返回一個通信的文件描述符,咱們能夠將這個描述符當作普通的文件的描述符來操做,這就是unix的設備無關性的好處.咱們能夠經過向描述符讀寫操做實現網絡之間的數據交流.

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

  domain:說明咱們網絡程序所在的主機採用的通信協族(AF_UNIX和AF_INET等). AF_UNIX只可以用於單一的Unix系統進程間通訊,而AF_INET是針對Internet的,於是能夠容許在遠程主機之間通訊(當咱們 man socket時發現 domain可選項是 PF_*而不是AF_*,由於glibc是posix的實現因此用PF代替了AF,不過咱們均可以使用的).

  type:咱們網絡程序所採用的通信協議(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等) SOCK_STREAM代表咱們用的是TCP協議,這樣會提供按順序的,可靠,雙向,面向鏈接的比特流. SOCK_DGRAM 代表咱們用的是UDP協議,這樣只會提供定長的,不可靠,無鏈接的通訊.

  protocol:因爲咱們指定了type,因此這個地方咱們通常只要用0來代替就能夠了 socket爲網絡通信作基本的準備.成功時返回文件描述符,失敗時返回-1,看errno可知道出錯的詳細狀況.

2.2 bind
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

  sockfd:是由socket調用返回的文件描述符.

  addrlen:是sockaddr結構的長度.

  my_addr:是一個指向sockaddr的指針. 在<unix/socket.h>;中有 sockaddr的定義

        struct sockaddr{
                unisgned short  as_family;
                char            sa_data[14];
                };

  不過因爲系統的兼容性,咱們通常不用這個頭文件,而使用另一個結構(struct sockaddr_in) 來代替.在<unix/in.h>;中有sockaddr_in的定義
        struct sockaddr_in{
                unsigned short          sin_family;
                unsigned short int      sin_port;
                struct in_addr          sin_addr;
                unsigned char           sin_zero[8];

  咱們主要使用Internet因此sin_family通常爲AF_INET,sin_addr設置爲INADDR_ANY表示能夠和任何的主機通訊,sin_port是咱們要監聽的端口號.sin_zero[8]是用來填充的. bind將本地的端口同socket返回的文件描述符捆綁在一塊兒.成功是返回0,失敗的狀況和socket同樣

2.3 listen
int listen(int sockfd,int backlog)

sockfd:是bind後的文件描述符.

backlog:設置請求排隊的最大長度.當有多個客戶端程序和服務端相連時, 使用這個表示能夠介紹的排隊長度. listen函數將bind的文件描述符變爲監聽套接字.返回的狀況和bind同樣.

2.4 accept
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)

sockfd:是listen後的文件描述符.

addr,addrlen是用來給客戶端的程序填寫的,服務器端只要傳遞指針就能夠了. bind,listen和accept是服務器端用的函數,accept調用時,服務器端的程序會一直阻塞到有一個客戶程序發出了鏈接. accept成功時返回最後的服務器端的文件描述符,這個時候服務器端能夠向該描述符寫信息了. 失敗時返回-1

2.5 connect
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)

sockfd:socket返回的文件描述符.

serv_addr:儲存了服務器端的鏈接信息.其中sin_add是服務端的地址

addrlen:serv_addr的長度

connect函數是客戶端用來同服務端鏈接的.成功時返回0,sockfd是同服務端通信的文件描述符失敗時返回-1.  編程

2.6 實例安全

服務器端程序服務器

/******* 服務器程序  (server.c) ************/
#include <stdlib.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#include <string.h>;
#include <netdb.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <netinet/in.h>;
#include <sys/socket.h>;

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd,new_fd;
struct sockaddr_in server_addr;
struct sockaddr_in client_addr;
int sin_size,portnumber;
char hello[]="Hello! Are You Fine?\n";

if(argc!=2)
{
  fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
  exit(1);
}

if((portnumber=atoi(argv[1]))<0)
{
  fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
  exit(1);
}

/* 服務器端開始創建socket描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
        fprintf(stderr,"Socket error:%s\n\a",strerror(errno));
        exit(1);
}

/* 服務器端填充 sockaddr結構  */
bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port=htons(portnumber);

/* 捆綁sockfd描述符  */
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
        fprintf(stderr,"Bind error:%s\n\a",strerror(errno));
        exit(1);
}

/* 監聽sockfd描述符  */
if(listen(sockfd,5)==-1)
{
        fprintf(stderr,"Listen error:%s\n\a",strerror(errno));
        exit(1);
}

while(1)
{
        /* 服務器阻塞,直到客戶程序創建鏈接  */
        sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
        if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size))==-1)
        {
                fprintf(stderr,"Accept error:%s\n\a",strerror(errno));
                exit(1);
    }

        fprintf(stderr,"Server get connection from %s\n",
                                        inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
        if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1)
        {
         fprintf(stderr,"Write Error:%s\n",strerror(errno));
         exit(1);
        }
/* 這個通信已經結束     */
        close(new_fd);
/* 循環下一個     */
  }
close(sockfd);
exit(0);
}

客戶端程序

/******* 客戶端程序  client.c ************/
#include <stdlib.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#include <string.h>;
#include <netdb.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <netinet/in.h>;
#include <sys/socket.h>;

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd;
char buffer[1024];
struct sockaddr_in server_addr;
struct hostent *host;
int portnumber,nbytes;

if(argc!=3)
{
  fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber\a\n",argv[0]);
  exit(1);
}

if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL)
{
        fprintf(stderr,"Gethostname error\n");
        exit(1);
}

if((portnumber=atoi(argv[2]))<0)
{
        fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber\a\n",argv[0]);
        exit(1);
}

/* 客戶程序開始創建 sockfd描述符  */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
        fprintf(stderr,"Socket Error:%s\a\n",strerror(errno));
        exit(1);
}

/* 客戶程序填充服務端的資料       */
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(portnumber);
server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->;h_addr);

/* 客戶程序發起鏈接請求         */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
  fprintf(stderr,"Connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
  exit(1);
}

/* 鏈接成功了           */
if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1)
{
        fprintf(stderr,"Read Error:%s\n",strerror(errno));
        exit(1);
}
buffer[nbytes]='\0';
printf("I have received:%s\n",buffer);
/* 結束通信     */
close(sockfd);
exit(0);
}

MakeFile
這裏咱們使用GNU 的make實用程序來編譯. 關於make的詳細說明見 Make 使用介紹

#########  Makefile       ###########
all:server client
server:server.c
        gcc $^ -o $@
client:client.c
        gcc $^ -o $@

運行make後會產生兩個程序server(服務器端)和client(客戶端) 先運行./server portnumber& (portnumber隨便取一個大於1204且不在/etc/services中出現的號碼就用8888好了),而後運行 ./client localhost 8888 看看有什麼結果. (你也能夠用telnet和netstat試一試.) 上面是一個最簡單的網絡程序,不過是否是也有點煩.上面有許多函數咱們尚未解釋. 我會在下一章進行的詳細的說明.網絡