第8章嵌入式linux網絡應用開發(fā)

第8章嵌入式Linux網絡應用開發(fā)理解TCP/IP的基礎知識學會利用套接字函數進行網絡編程的方法學會編寫簡單的客戶機/服務器系統(tǒng)應用程序學習目標網絡基礎知識等基于socket的網絡編程學習內容定義：是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網絡操作系統(tǒng)，網絡管理軟件及網絡通信協(xié)議的管理和協(xié)調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)。計算機網絡組成：計算機、網絡操作系統(tǒng)、傳輸介質以及相應的應用軟件四部分TCP/IP協(xié)議族是目前最流行的網絡協(xié)議，作為互聯網的基礎協(xié)議，沒有它就根本不可能上網，任何和互聯網有關的操作都離不開TCP/IP協(xié)議。包括：ARP、IP、ICMP、TCP、UDP協(xié)議TCP、UPD協(xié)議1.TCP面向連接、可靠的、基于字節(jié)流的通信協(xié)議，提供計算機間可靠無差錯的數據傳輸2.UDP面向無連接的通信協(xié)議，提供簡單不保證可靠信息傳送服務IP協(xié)議是一個數據包協(xié)議，主要負責在主機之間為數據包進行尋址和路由，是無連接的協(xié)議，交換數據前不建立連接協(xié)議選擇1.TCP比UDP數據的可靠性要求高2.TCP協(xié)議采用三次握手手段保證數據可靠性，有較大延遲，實時性比UDP差3.TCP的網絡可靠性比UDP高，網絡狀況不是很好的情況下選擇TCP，反之UDP端口1.用于表示正在計算機上運行的進程（程序）2.端口號是一個整數，取值范圍為0~65535，其中0~1023作為保留端口號，用于一些網絡系統(tǒng)服務和應用，普通應用程序使用1024以后的端口號IP地址網絡上每臺計算機必須有一個唯一的IP地址作為標識，網絡中的計算機通過IP地址能找到要傳送數據的主機客戶機和服務器1.運行服務端程序的計算機稱為服務器，運行客戶端程序的計算機稱為客戶機；2.通信時，先啟動服務端程序，然后等待客戶機程序運行并項服務器發(fā)起連接定義：是一種常用的進程間通信機制，能實現本地機器上的、網絡不同機器間的進程通信，Linux中的網絡編程通過Socket(套接字)接口實現，Socket是一種文件描述符。組成：一個完整的套接字的描述是{協(xié)議、本地地址、本地端口、遠程地址、遠程端口}類型：SOCK_STREAM（流式），使用TCP協(xié)議，提供可靠面向連接的通信流SOCK_DGRAM（數據報），使用UDP協(xié)議，提供無連接傳輸服務原始socket，允許對底層協(xié)議如IP和ICMP進行訪問，主要用于協(xié)議開發(fā)Socket概述基本函數：socket()：建立一個socket（套接字）連接bind()：用于TCP連接，將本地IP地址綁定到端口號listen()：IP與套接字綁定后，需要準備在套接字上接收新的連接請求，調用listen()創(chuàng)建一個等待隊列，存放未處理的客戶端連接請求accept()：等待并接收客戶端的連接請求，通常從隊列中取第一個未處理的連接請求connetc()：用于客戶端與服務器端建立連接send()和recv()：發(fā)送、接收數據sendto()和recvfrom()：發(fā)送、接收數據Socket網絡編程使用TCP協(xié)議的socket編程流程使用UDP協(xié)議的socket編程流程socket()函數—建立網絡套接字，返回套接字描述符需要頭文件#include<sys/socket.h>函數原型intsocket(intfamily,inttype,intprotocol)函數說明family：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：路由套接字（socket）AF_KEY：密鑰套接字（socket）type：套接字類型SOCK_STREAM：字節(jié)流套接字socketSOCK_DGRAM：數據報套接字socketSOCK_RAW：原始套接字socketprotocol：0（原始套接字除外）返回值成功：非負套接字描述符出錯：-1socket()說明：創(chuàng)建一個socket，即為socket數據結構分配一個存儲空間，包括sockaddr和sockaddr_in兩個數據結構用于保存socket信息（在頭文件netinet/in.h中）structsockaddr{ unsignedshortsa_family;//地址族 charsa_data[14];//協(xié)議地址，包含socket的IP地址和端口號}structin_addr{ unsignedlongs_dadr;//32位的IP地址}structsockaddr_in{ unsignedshortsa_family;//地址族 unsignedshortintsin_port;//端口號

structin_addrsin_addr;//IP地址 unsighedcharsin_zero[8];//填充0保持與structsockaddr同樣大小}編程中一般并不直接針對sockaddr數據結構操作，而是使用與sockaddr等價的sockaddr_in數據結構地址轉換：IP地址通常由數字加點(192.168.0.1)的形式表示，而在structin_addr中使用的是IP地址是由32位的整數表示，使用下面兩個函數進行轉換：intinet_aton(constchar*cp,structin_addr*inp)char*inet_ntoa(structin_addrin)函數里a代表ASCII，n代表network。第一個函數將a.b.c.d形式的IP轉換為32位的IP，存儲在inp指針里面。第二個是將32位IP轉換為a.b.c.d的格式。IP與主機名：網絡上標識一臺機器可以用IP，也可以使用主機名structhostent*gethostbyname(constchar*hostname)structhostent{ char*h_name;/*主機的正式名稱*/ char*h_aliases;/*主機的別名*/ inth_addrtype;/*主機的地址類型AF_INET*/ inth_length;/*主機的地址長度*/ char**h_addr_list;/*主機的IP地址列表*/}#defineh_addrh_addr_list[0]/*主機的第一個IP地址*/字節(jié)序轉換：不同類型的CPU對變量的字節(jié)存儲順序可能不同：有的系統(tǒng)是高位在前，低位在后；有的系統(tǒng)是低位在前，高位在后。網絡傳輸的數據順序一定要統(tǒng)一，所以當內部字節(jié)存儲順序和網絡字節(jié)順序不同時，就要進行轉換。如：Intel的CPU使用小端字節(jié)序，Motorola68k系列CPU使用的是大端字節(jié)序，Motorola發(fā)一個16位數據0X1234給Intel,傳到Intel時就被Intel解釋為0X3412。htons：把unsignedshort類型從主機序轉換到網絡序htonl：把unsignedlong類型從主機序轉換到網絡序ntohs：把unsignedshort類型從網絡序轉換到主機序ntohl：把unsignedlong類型從網絡序轉換到主機序函數里：h--host、n--network、l—long、s--shortbind()函數—為套接字描述符分配1個本地IP和1個端口號需要頭文件#include<sys/socket.h>函數原型intbind(intsockfd,structsockaddr*my_addr,intaddrlen)函數說明socktd：套接字描述符my_addr：本地地址addrlen：地址長度返回值成功：0出錯：-1listen()函數—等待來自客戶端的連接請求需要頭文件#include<sys/socket.h>函數原型intlisten(intsockfd,intbacklog)函數說明socktd：套接字描述符backlog：請求隊列中允許的最大請求數，大多數系統(tǒng)缺省值為5返回值成功：0出錯：-1connect()函數—客戶端與服務端建立網絡連接需要頭文件#include<sys/socket.h>函數原型intconnect(intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen)函數說明socktd：套接字描述符serv_addr：服務器端地址addrlen：地址長度返回值成功：0出錯：-1accept()函數—等待來自客戶端的連接請求需要頭文件#include<sys/socket.h>函數原型intaccept(intsockfd,structsockaddr*addr,socklen_t*addrlen)函數說明socktd：套接字描述符addr：客戶端地址addrlen：地址長度返回值成功：0出錯：-1send()函數需要頭文件#include<sys/socket.h>函數原型intsend(intsockfd,constvoid*msg,intlen,intflags)函數說明socktd：套接字描述符msg：指向要發(fā)送數據的指針len：數據長度flags：一般為0返回值成功：發(fā)送的字節(jié)數出錯：-1recv()函數需要頭文件#include<sys/socket.h>函數原型intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags)函數說明socktd：套接字描述符buf：存放接收數據的緩沖區(qū)len：數據長度flags：一般為0返回值成功：接收的字節(jié)數出錯：-1sendto()函數需要頭文件#include<sys/socket.h>函數原型intsendto(intsockfd,constvoid*msg,intlen,unsignedintflags,conststructsockaddr*to,inttolen)函數說明socktd：套接字描述符msg：指向要發(fā)送數據的指針len：數據長度flags：一般為0to：目地機的IP地址和端口號信息tolen：地址長度返回值成功：發(fā)送的字節(jié)數出錯：-1recvfrom()函數需要頭文件#include<sys/socket.h>函數原型intrecvfrom(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags,structsockaddr*from,int*fromlen)函數說明socktd：套接字描述符buf：存放接收數據的緩沖區(qū)len：數據長度flags：一般為0from：源主機的IP地址和端口號信息tolen：地址長度返回值成功：接收的字節(jié)數出錯：-11.使用TCP協(xié)議實現面向連接的socket通信。服務器通過socket連接向客戶端發(fā)送1個字符串，只要服務器上運行服務器程序，客戶端運行客戶程序，客戶端就會收到該字符串1.server.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<netinet/in.h>#include<sys/socket.h>#include<sys/wait.h>#include<arpa/inet.h>#defineSERVERPORT3333//端口#defineBACKLOG10//最大連接數voidmain(){ intsockfd,client_fd; intsin_size; structsockaddr_inmy_addr; structsockaddr_inremote_addr; if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){ printf("createsocketfailed\n"); exit(1); }

//bzero(&my_addr,sizeof(structsockaddr_in)); my_addr.sin_family=AF_INET; my_addr.sin_port=htons(SERVERPORT); my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; bzero(&(my_addr.sin_zero),8);

if(bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(structsockaddr))==-1){ printf("bindfailed\n"); exit(2); } if(listen(sockfd,BACKLOG)==-1){ printf("listenfailed\n"); exit(3); }

while(1){ sin_size=sizeof(structsockaddr_in);

//新產生1個套接字，用于接收或發(fā)送數據 if((client_fd=accept(sockfd,(structsockaddr*)&remote_addr,&sin_size))==-1){ printf("acceptfailed\n"); exit(4); } printf("receivedaconnectionfrom%s\n",inet_ntoa(remote_addr.sin_addr)); if(!fork()){ if(send(client_fd,"Hello,youareconnected!\n",26,0)==-1){ printf("sendfailed\n"); }

//receivemsgfromclient if(recv(client_fd,buf,100,0)==-1){ printf("recvfailed\n"); exit(3); } buf[strlen(buf)]='\0'; printf("received:%s",buf); close(client_fd); exit(0); }} close(sockfd);} 2.client.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<netinet/in.h>#include<sys/socket.h>#include<sys/wait.h>#include<netdb.h>#defineSERVERPORT3333#defineMAXDATASIZE100voidmain(intargc,char*argv[]){ intsockfd,recvbytes; charbuf[MAXDATASIZE]; structhostent*host; structsockaddr_inserv_addr;

if(argc<2){ printf("pleaseentertheserver'shostname!\n"); exit(1); } if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL){ pr