socket編程教學課件

Socket編程

培訓思路:

■Socket是什么玩意

■咋使用和設(shè)計Socket進行通信

socket概述

linux中的網(wǎng)絡(luò)編程通過socket接口實現(xiàn)。Socket

既是一種特殊的10,它也是一種文件描述符。

一個完整的Socket都有一個相關(guān)描述｛協(xié)議，

本地地址，本地端口，遠程地址，遠程端口｝;

每一個Socket有一個本地的唯一Socket號，

由操作系統(tǒng)分配。

文件描述符

■內(nèi)核(kernel)利用文件描述符(file

descriptor)來訪問文件。文件描述符是

非負整數(shù)。打開現(xiàn)存文件或新建文件時,

內(nèi)核會返回一個文件描述符。讀寫文件

也需要使用文件描述符來指定待讀寫的

文件

常見套接字有二種類型:

流式套接字(SOCK_STREAM)

■流式的套接字可口提供可靠的、面向連接的

通訊流。它使用了TCP協(xié)議。TCP保證了數(shù)據(jù)

傳輸?shù)恼_性和順序性。

■數(shù)據(jù)報套接字(SOCK_DGRAM)

■數(shù)據(jù)報套接字定義?一種無連接的服務(wù)，數(shù)

據(jù)通過相互獨立的報文進行傳輸，是無序的，

并且不保證可靠，無差錯。使用數(shù)據(jù)報協(xié)議

UDP協(xié)議。

如何使用和設(shè)計Socket進行通信

■Socket的建立、配置、連接、數(shù)據(jù)傳輸、

結(jié)束

■以上的主要步驟由socket函數(shù)實現(xiàn)

Socket函數(shù)介紹

需要用到的頭文件

■數(shù)據(jù)類型:ttinclude<sys/types.h>

■函數(shù)定義：ttinclude<sys/socket.h>

Socket常用函數(shù)列表

■網(wǎng)絡(luò)連接函數(shù)

■獲取/設(shè)置socket的參數(shù)或信息

■轉(zhuǎn)換函數(shù)

網(wǎng)絡(luò)連接函數(shù)

■socket

■bind

■connect

■listen

■accept

■select

■recv,recvfrom

■send,sendto

■close,shutdown

獲取/設(shè)置socket的參數(shù)或信息

■gethostbyaddr,gethostbyname

■gethostname

■getpeername

■getprotobyname,getprotobynumber

■getservbyname,getservbyport

■getsockname

■getsockopt,setsockopt

■ioctl

轉(zhuǎn)換函數(shù)

■IP地址轉(zhuǎn)換

■inet_addr()

■inet_ntoa()

-字節(jié)順序轉(zhuǎn)換

■htonsO-"HosttoNetworkShort"

■htonl()-"HosttoNetworkLong"

■ntohs()-"NetworktoHostShort"

■ntohl()-"NetworktoHostLong"

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：sockaddr

structsockaddr{

unsignedshortsa_family;/*addressfamily,

AF_xxx*/

charsa_data[14];/*14bytesof

protocoladdress

*/

）；

此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用做bind、connect、recvfrom>

sendto等函數(shù)的參數(shù)，指明地址信息

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：sockaddrjn

structsockaddrjn{

shortintsin_family;/*Addressfamily*/

unsignedshortintsin_port;/*Portnumber*/

structinaddrsinaddr;/*Internetaddress*/

unsignedcharsin_zero[8];/*Samesizeas

structsockaddr*/

）；

該結(jié)構(gòu)與sockaddr兼容，供用戶填入?yún)?shù)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：inaddr

structin_addr{

unsignedlongs_addr;

這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是由于歷史原因保留下來的，主

要用作與以前的格式兼容。

structsockaddrjnmy_addr;

my_addr.sin_family=AF_INET;

my_addr.sin_port=htons(3490);/*short,

NBO*/

my_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("0")；

bzero(&(my_addr,sin_zero)78);

注意：sin_addr.s_addr填本機IP,如果此項填

INADDR_ANY時，表示自動取本機IP填入該項(僅

用于Server)

函數(shù)簡介：socket

■Socket描述符與Linux中的文件描述符類似，也

是一個int型的變量

-函數(shù)調(diào)用：

■intsocket(intdomain,inttype,intprotocol);

-函數(shù)返回Socket描述符，返回-1表示出錯

■domain參數(shù)只能取AF」NET,protocol參數(shù)一般取0

■應用示例：

-TCP：sockfd=socket(AF_INETzSOCK_STREAMzO);

-UDP：sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAMzO);

函數(shù)簡介:bind

■作為Server程序，需要與一個端口綁定

intbind(intsockfd,structsockaddr*my_addr,

intaddrlen);

bind函數(shù)返回-1表示出錯，最常見的錯誤是該

端口已經(jīng)被其他程序綁定。

需要注意的一點：在Linux系統(tǒng)中，1024以下的

端口只有擁有root權(quán)限的程序才能綁定

函數(shù)簡介：listen

■開始監(jiān)聽已經(jīng)綁定的端口

-需要在此前調(diào)用bind。函數(shù)，否則由系統(tǒng)指定一個

隨機的端口

■intlisten(intsockfd,intqueuejength);

■接收隊列

-一個新的Client的連接請求先被放在接收隊列中，

等待Server程序調(diào)用accept函數(shù)接受連接請求

■queue_length指的就是接收隊列的長度

也就是在Server程序調(diào)用accept函數(shù)之前最大允許的連接請

求數(shù)，多余的連接請求將被拒絕

函數(shù)簡介：accept

■accept。函數(shù)將響應連接請求，建立連接

■產(chǎn)生一個新的socket描述符來描述該連接

■這個連接用來與特定的Client交換信息

■intaccept(intsockfd,structsockaddr*addr,int

*addrlen);

■addr將在函數(shù)調(diào)用后被填入連接對方的地址

信息，如對方的IP、端口等。

■accept缺省是阻塞函數(shù)，阻塞直到有連接請求

函數(shù)簡介：connect

連接某個Server

intconnect(intsockfd,structsockaddr*servaddr,

intaddrlen);

■servaddr是事先填寫好的結(jié)構(gòu)，Server的IP和端口都

在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中指定。

函數(shù)簡介：recv

用于TCP協(xié)議中接收信息

intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,intflags);

-buf,對向容納接收信息的緩沖區(qū)的指針

■len,緩沖區(qū)的大小

■flags,接收標志

■函數(shù)返回實際接收的字節(jié)數(shù)，返回-1表示出錯

■recv缺省是阻塞函數(shù)，直到接收到信息或出錯

函數(shù)簡介：send

用于TCP協(xié)議中發(fā)送信息

intsend(intsockfd,constvoid*msg,intlen,int

flags);

-msg,指向待發(fā)送信息的指針

-len,待發(fā)送的字節(jié)數(shù)

-flags,發(fā)送標志

■函數(shù)返回已發(fā)送的字節(jié)數(shù)，返回-1表示出錯

■send缺省是阻塞函數(shù)，直到發(fā)送完畢或出錯

-注意：如果函數(shù)返回值與參數(shù)len不相等，則剩

余的未發(fā)送信息需要再次發(fā)送

函數(shù)簡介：close

■關(guān)閉特定的socket連接

■調(diào)用函數(shù)：intclose(intsockfd);

-關(guān)閉連接將中斷對該socket的讀寫操作。

■關(guān)閉用于listen。函數(shù)的socket將禁止其

他Client的連接請求

函數(shù)簡介：shutdown

■Shutdown。函數(shù)可以單方面的中斷連接,

即禁止某個方向的信息傳遞。

-函數(shù)調(diào)用

■intshutdown(intsockfd,inthow);

■參數(shù)how：

0-禁止接收信息

]-禁止發(fā)送信息

2-晶收和發(fā)il嬴被禁止，與dose()函數(shù)效果相同

■返回。表示調(diào)用成功，返回-1表示出錯

函數(shù)簡介：inetaddr,inet_ntoa

unsignedlonginet_addr(constchar*cp);

■inet_addr將一個點分十進制IP地址字符串轉(zhuǎn)換

成3萬位數(shù)字表示的IP地址

char*inet_ntoa(structin_addrin);

■inejntoa將一個32位數(shù)字表示的IP地址轉(zhuǎn)換

成點分十進制IP地址字符串

這兩個函數(shù)互為反函數(shù)

TCP：基于連接流的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

■TCP相關(guān)的函數(shù)

■Server的例子

■Client的例子

■Server-Client結(jié)構(gòu)圖

TCP應用舉例

Server部分

Server程序的作用

■程序初始化

■持續(xù)監(jiān)聽一個固定的端口

■收到Client的連接后建立一個socket連接

■與Client進行通信和信息處理

-接收Client通過socket連接發(fā)送來的數(shù)據(jù)，

進行相應處理并返回處理結(jié)果，如BBS

Server

■通過socket連接向Client發(fā)送信息，

如TimeServer

■通信結(jié)束后中斷與Client的連接

一個簡單的TCPServer

完整的Server程序不例

程序流程一

■取得socket描述符：

intsockfd;

sockfd=socket(AFJNET,SOCK_STREAM,

0)；

程序流程二

■填寫自身地址信息的sockaddr_in結(jié)構(gòu)

structsockaddrjnmy_addr;/*自身的地

址信息*/

my_addr.sin_family=AF_INET;

/*網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序*/

my_addr,sin_port=htons(MYPORT);

/*百動填本機IP*/

my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;

/*其余部分置0*/

bzero(&(my_addr.sin_zero),8);

程序流程三

■綁定端口

bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,

sizeof(structsockaddr));

程序流程四

■監(jiān)聽端口

#defineBACKLOG10

listen(sockfd,BACKLOG);

程序流程五

-接受連接請求

intnew_fd;/*數(shù)據(jù)端口*/

structsockaddrjntheir_addr;/*連接對方的

地址信息*/

intsinsize;

sin_size=sizeof(structsockaddrjn);

new_fd=accept(sockfd,(structsockaddr

*)&their_addr,&sin_size))

程序流程六

■產(chǎn)生新進程(線程)處理讀寫socket

if(!fork()){/*子進程7

if(send(new_fd,"Hello,world!\n",14,0)==

-1)perror("sendn)；

close(new_fd);

exit(0);

close(new_fd);

程序流程七

-轉(zhuǎn)程序流程五,繼續(xù)等待其他Client的連

接并處理

#include<stdio.h>

#ihclude<stdlib.h>

#iiclude<ermo.h>

#1Elude<string.h>

^wlude<sys/types.h>

#include<netinet/in.h>

#include<sys/socket.h>

#include<sys/wait.h>

#defineMYPORT3490/*監(jiān)聽端口*/

#defineBACKLOG10/*listen的請求接收隊列長度*/

voidmain()

(

intsockfd,newfd;/*監(jiān)聽端口，數(shù)據(jù)端口*/

structsockaddrinmy_addr;/*自身的地址信息*/

structsockaddrintheiraddr;/*連接對方的地址信息*/

intsin_size;

if((sockfd=socket(AF_INET,SOCKSTREAM,0))==-1){

perror(nsocketn);

exit(l);

myaddr.sinfamily=AFINET;

myaddr.sin_port=htons(MYPORT);/*網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序*/

myaddr.sinaddr.saddr=INADDRANY;/*自動填本機IP*/

bzero(&(my_addr.sin_zero),8);/*其余部分置0*/

if(bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,

sizeofifstructsockaddr))==-1){

perror(nbindn);

exit(l);

}

if(listen(sockfd,BACKLOG)==-1){

perror(nlistenu);

exit(l);

while(l){/*主循環(huán)*/

sinsize=sizeof(structsockaddrin);

newfd=accept(sockfd,(structsockaddr*)&their_addr,&sin_size))

]if(new_fd==-1)(

[perror("acceptn);

continue;

}

printff^Gotconnectionfrom%s\n",inet_ntoa(their_addr.sinaddr));

if(!fork()){/*子進程*/

if(send(new_fd,nHello,world!'n",14,0)==-1)perror(nsendn);

close(newfd);

exit(0);

}

close(newfd);/*無法生成子進程時有用*/

while(waitpid(-1,NULL,WNOHANG)>0);/*清除所有子進程*/

TCP應用舉例

Client部分

Client程序的作用

-程序初始化

■連接到某個Server上，建立socket連接

■與Server進行通信和信息處理

■接收Server通過socket連接發(fā)送來的數(shù)據(jù),

進行相應處理

■通過socket連接向Server發(fā)送請求信息

■通信結(jié)束后中斷與Client的連接

一個簡單的TCPClient

完整的Client程序示例

程序流程一

■取得socket描述符：

intsockfd;

sockfd=socket(AFJNET,SOCK_STREAM,

0)；

程序流程二

?填寫連接對方的地址信息的sockaddjin結(jié)構(gòu)

structhostent*he;

structsockaddrjntheir_addr;/*對方的地址

信息*/

he二gethostbyname("")；

their_addr.sin_family=AF_INET;

their_addr.sin_port=htons(4000);/*short,NBO

*/

their_addr.sin_addr="((structin_addr*)he-

>h_addr);

bzero(&(their_addr.sin_zero),8);/*其余部分設(shè)置成

0*/

程序流程三

■連接端口

connect(sockfd,(structsockaddr

*)&their_addr,sizeof(struct

sockaddr));

程序流程四

■讀寫socket

程序流程五

■關(guān)閉socket

close(sockfd);

#include<stdio.h>

^include<stdlib.h>

^include<ermo.h>

^include<string.h>

Hnclude<netdb.h>

#include<sys/types.h>

#include<netinet/in.h>

#include<sys/socket.h>

#definePORT3490/*Server的端口*/

#defineMAXDATASIZE100/*一次可以讀的最大字節(jié)數(shù)*/

intmain(intargc,char*argv[])

(

intsockfd,numbytes;

charbufIMAXDATASIZE];

structhostent*he;/*主機信息*/

structsockaddrintheiradd;/*對方地址信息*/

if(argc!=2){

fprintffstderr,"usage:clienthostname\nn);