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，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

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文章重點：

• IP地址、端口號……

• socket API

• 實現UDP客戶端/服務器

• 套接字是網絡編程中的一種通信機制，是支持TCP/IP的網絡通信的基本操作單元，可以看做是不同主機之間的進程進行雙向通信的端點，簡單的說就是通信的兩方的一種約定，用套接字中的相關函數來完成通信過程。

前面介紹過，本地的進程間通信（IPC）有很多種方式，常見的總結以下幾點：

 1、管道（包括無名管道和命名管道）；
 2、消息隊列；
 3、信號量；
 4、共享存儲。
 5、……（ Socket和Streams支持不同主機上的兩個進程IPC）。

認識網絡層通信過程：

初識IP：

（IP就是：Internet協議IP）

在通信時，IP有源IP和目的IP之分，

對比寄快遞：網絡通信相當于收發快遞，IP就是收件/發件人地址，僅僅知道地址還不行，還要知道派送人是誰？這就對比于網絡中的端口號概念，端口號標識了一個進程，告訴操作系統，當前這個數據交給哪一個程序進行解析。

端口號：

端口號（port）是傳輸層協議的內容。

• 端口號是一個2字節16位的整數；

• 端口號用來標識一個進程，告訴操作系統，當前這個數據交給哪一個程序進行解析；

• IP地址 + 端口號能標識網絡上的某一臺主機的某一個進程；

• 一個端口號只能被一個進程占用。

端口號 & 進程：

• 概念

進程有唯一的pid標識，端口號也能標識進程；

一個進程可以綁定多個端口號，一個端口號不能被多個進程綁定。

• 源端口號 & 目的端口號

傳輸層協議（TCP/IP）的數據段中有兩個端口號，分別叫做源端口號和目的端口號，就是在描述“數據是誰的？發給誰？”

TCP：

（TCP）傳輸控制協議，面向連接。是一種提供可靠數據傳輸的通用協議。

• 傳輸層協議

• 有連接

• 可靠傳輸

• 面向字節流

UDP：

（UDP）用戶數據報協議，是一個面向無連接的協議。采用該協議不需要兩個應用程序先建立連接。UDP協議不提供差錯恢復，不能提供數據重傳，因此該協議傳輸數據安全性差。

• 傳輸層協議

• 無連接

• 不可靠傳輸

• 面向數據報

網絡字節序：

• 如何定義網絡數據流的地址？

其實很容易理解這個問題，就是C語言中比較講究的大小端問題。

• 發送機按內存地址從低到高順序發送；

• 接收主機按內存地址從低到高順序保存；

• TCP/IP規定：網絡數據流應采用大端字節序，即地地址高字節；

• 不論主機是大端機還是小端機，都必須遵循TCP/IP規定；

• 如果發送機是小端，就先將數據轉成大端再發送。

socket API：

//創建socket文件描述符  (TCP/UDP,客戶端+服務器)

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

參數1(domain): 選擇創建的套接字所用的協議族；
 AF_INET ： IPv4協議；
 AF_INET6： IPv6協議；
 AF_LOCAL: Unix域協議；
 AF_ROUTE：路由套接口；
 AF_KEY ：密鑰套接口。
參數2(type)：指定套接口類型，所選類型有：
 SOCK_STREAM：字節流套接字；
 SOCK_DGRAM : 數據報套接字;
 SOCK_RAW : 原始套接口。
 procotol: 使用的特定協議，一般使用默認協議（NULL）。

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

參數1(socket) : 是由socket()調用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號）。
參數2(address)：指向特定協議的地址指針。
參數3(address_len)：上面地址結構的長度。
返回值：沒有錯誤，bind()返回0，否則SOCKET_ERROR。

//開始監聽socket  (TCP,服務器）
int listen(int socket, int backlog);

參數1(sockfd)：是由socket()調用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號）。
參數2(backlog)：所監聽的端口隊列大小。

//接受請求  （TCP，服務器）
int accept(int socket, struct sockaddr* address, socklen_t* address_len);

參數1(socket) : 是由socket()調用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號）。
參數2(address)：指向特定協議的地址指針。
參數3(addrlen)：上面地址結構的長度。
返回值：沒有錯誤，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);

//關閉套接字
int close(int fd);

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

socket API是一層抽象的網絡編程接口，適用于各種底層網絡協議，如IPv4，IPv6，……

簡單的TCP網絡程序：

• TCP客戶—服務器程序的執行流程圖：

服務器代碼：

#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
#define SERVER_IP    "192.168.3.254"    //服務器ip
#define QUEUE_SIZE   5                  //所監聽端口隊列大小

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

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

    struct sockaddr_in addrSer,addrCli;        //創建一個記錄地址信息的結構體
    addrSer.sin_family = AF_INET;              //所使用AF_INET協議族
    addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT);     //設置地址結構體中的端口號
    addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);   //設置其中的服務器ip

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

    listen(sockSer, QUEUE_SIZE);       //監聽端口隊列是否由連接請求，如果有就將該端口設置位可連接狀態，等待服務器接收連接

    printf("Server Wait Client Accept......\n");
    //如果監聽到有連接請求接受連接請求。并檢測是否連接成功，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];         //申請一個發送緩存區
    char recvbuf[256];         //申請一個接收緩存區
    while(1)
    {
        printf("Ser:>");
        scanf("%s",sendbuf);
        if(strncmp(sendbuf,"quit",4) == 0)    //如果所要發送的數據為"quit"，則直接退出。
            break;
        send(sockConn, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0);   //發送數據
        recv(sockConn, recvbuf, 256, 0);    //接收客戶端發送的數據
        printf("Cli:> %s\n",recvbuf);
    }

    close(sockSer);         //關閉套接字
    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[])
{
    //創建客戶端套接字號，并檢測是否創建成功
    int sockCli;
    sockCli = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sockCli == -1)
        perror("socket");

    //創建一個地址信息結構體，并對其內容進行設置
    struct sockaddr_in addrSer;     
    addrSer.sin_family = AF_INET;         //使用AF_INET協議族
    addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //設置端口號
    addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);   //設置服務器ip

    bind(sockCli,(struct sockaddr*)&addrCli, sizeof(struct sockaddr));    //將套接字地址與所創建的套接字號聯系起來

    //創建一個與服務器的連接，并檢測連接是否成功
    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];     //申請一個發送數據緩存區
    char recvbuf[256];     //申請一個接收數據緩存區
    while(1)
    {
        recv(sockCli, recvbuf, 256, 0);    //接收來自服務器的數據
        printf("Ser:> %s\n",recvbuf);
        printf("Cli:>");
        scanf("%s",sendbuf);
        if(strncmp(sendbuf,"quit", 4) == 0)    //如果客戶端發送的數據為"quit"，則退出。
            break;
        send(sockCli, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0);   //發送數據
    }
    close(sockCli);       //關閉套接字
    return 0;
}

簡單的UDP網絡程序：

• 相對與TCP來說，UDP安全性差，面向無鏈接。所以UDP地實現少了連接與接收連接的操作。所以在收發數據時就不能再用send()和recvfrom()了，而是用sendto()和recvto()之名從哪收發數據。

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

參數1(sockfd)：是由socket()調用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號）
參數2(buf)：指向存有發送數據的緩沖區的指針
參數3(len)：緩沖區長度。
 **參數4(flags)：**flags的值或為0，或為其他

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

參數1(sockfd)：是由socket()調用返回的并且未作連接的套接字描述符（套接字號）
參數2(buf)：指向存有接收數據的緩沖區的指針
參數3(len)：緩沖區長度
 **參數4(flags)：**flags的值或為0，或為其他

服務器端代碼：

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

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

    struct sockaddr_in addrSer;  //創建一個記錄地址信息的結構體 
    addrSer.sin_family = AF_INET;    //使用AF_INET協議族 
    addrSer.sin_port = htons(5050);     //設置地址結構體中的端口號
    addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.169");  //設置通信ip

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

    char sendbuf[256];    //申請一個發送數據緩存區
    char recvbuf[256];    //申請一個接收數據緩存區
    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據
        printf("Cli:>%s\n",recvbuf);

        printf("Ser:>");    
        scanf("%s",sendbuf);
        sendto(sockSer,sendbuf,strlen(sendbuf)+1,0,(struct sockaddr*)&addrCli, addrlen);    //向客戶端發送數據
    }
    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()
{
    //創建一個套接字，并檢測是否創建成功
    int sockCli = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockCli == -1){
        perror("socket");
    }

    addrSer.sin_family = AF_INET;    //使用AF_INET協議族 
    addrSer.sin_port = htons(5050);     //設置地址結構體中的端口號
    addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.169");  //設置通信ip
    socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);


    char sendbuf[256];    //申請一個發送數據緩存區
    char recvbuf[256];    //申請一個接收數據緩存區

    while(1){
        //向客戶端發送數據
        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據
        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容，感謝各位的閱讀！希望分享的內容對大家有幫助，更多相關知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道！