tcp/ip实现点对点通信（socket编程）

2024-03-11 17:32
文章标签 实现 ip 编程 通信 tcp socket 点对点

本文主要是介绍tcp/ip实现点对点通信（socket编程），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

我们日常的网络其实是由很多层来组成的，有硬件，有代码和一些约定好的通信协议组成还有我们使用的微信聊天，qq聊天等；其中分层主要有：OSI七层网络模型及TCP/IP的四层参考模型：

在这里插入图片描述

各层的主要作用及常用协议有：

(1)物理层：数据转换（把数字信号转为电信号）（arp，rarp）
(2)数据链路层：保证数据的正确传输（校验）
(3)网络层：寻找路由与确认主机（ip，icmp，igmp）
(4)传输层：按照规定协议来收发数据（tcp/ip，udp）
(5)会话层，表示层，应用层：这三层是自己通过socket编程，来设置客户端与主机间怎样去通信的网络编程的重点！！！


下面是关于Linux下socket编程的一些函数：

创建监听套接字函数：

//头文件
#include <sys/types.h>          
#include <sys/socket.h>//函数原型
int socket(int domain, int type, int protocol);//函数介绍
/****************************************************
函数作用：创建一个套接字，用于通信（socket翻译为插座，意为在通信协议与进程间通过一个API后便能进行通信）函数形参:domain:域(选择的通信协议)AF_INET/PF_INET：   网际协议，IPv4AF_INET6/PF_INET6： 网际协议，IPv6AF_UNIX/PF_UNIX： 本地协议，可写成AF_LOCAL/PF_LOCALtype：类型SOCK_STREAM：流式套接字，对应TCPSOCK_DGRAM：数据报套接字，对应UDPprotocol：协议（一般为0），因为主要的通信协议为tcp/ip或udp函数返回值:成功: 创建成功的套接字文件描述句柄失败: -1
***************************************************/


绑定套接字函数：

//头文件
#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>//函数原型
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);//函数介绍
/****************************************************
函数作用：初始化默认端口及绑定套接字和地址函数形参:sockfd:使用socket函数申请成功的套接字文件句柄addr：初始化的端口及使用的协议和IP地址等（一般不使用struct sockaddr这个结构体，会使用struct sockaddr_in这个结构体）addrlen：addr的长度函数返回值:成功: 创建成功的套接字文件描述句柄失败: -1
***************************************************/
绑定端口及IP一般只在服务器上绑定，因为服务器是需要给很多个客户端来连接的，因此客户端可以不绑定，然后系统会给客户端分配一个空闲的端口等，可以在一定程度上减轻系统压力

由于struct sockaddr这个结构体是用于存放端口及IP等信息的结构体，但由于我们给它初始化时IP和端口及使用的协议都在sa_family里面，过于麻烦于是大牛们想了一个办法：用一个内存大小和这个结构体一样的来替换它，就是struct sockaddr_in这个结构体

struct sockaddr {sa_family_t sa_family;char        sa_data[14];}//===================用于替换的结构体=========================
特殊地址结构体 —— IPv4地址结构体：
struct sockaddr_in
{u_short sin_family; // 地址族u_short sin_port; // 端口struct in_addr sin_addr; // IPV4地址char sin_zero[8];
};struct in_addr
{
in_addr_t s_addr; // 无符号32位网络地址
};特殊地址结构体 —— IPv6地址结构体：
struct sockaddr_in6
{u_short sin6_family;    // 地址族__be16 sin6_port;      // 端口__be32 sin6_flowinfo; // 流信息
struct in6_addr sin6_addr; // IPv6地址__u32 sin6_scope_id;
};特殊地址结构体 ——UNIX域地址结构体：
struct sockaddr_un
{           u_short sun_family; // 地址族char sun_path[108]; // 套接字文件路径
};


监听连接请求函数：

//头文件
#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>//函数原型
int listen(int sockfd, int backlog);//函数介绍
/****************************************************
函数作用：把sockfd套接字句柄由主动状态转为被动连接状态函数形参:sockfd:使用socket函数申请成功的套接字文件句柄backlog： 当正在处理accept时候有客户端链接， 就入队列，表示队列长度（一般设置为5即可）函数返回值:成功: 0失败: -1
***************************************************/


接受连接函数：

//头文件
#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>//函数原型
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);//函数介绍
/****************************************************
函数作用：接收其他客户端的连接请求，如果没有连接将会阻塞等待函数形参:sockfd:使用socket函数申请成功的套接字文件句柄addr： 用于保存当前连接的客户端的IP，端口等信息addrlen：addr这个结构体的大小（必须是一个变量的地址，不能使用sizeof（addr）！！！）函数返回值:成功: 返回当前连接的客户端的本地句柄失败: -1
***************************************************/


连接服务器函数：

//头文件
#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>//函数原型
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);//函数介绍
/****************************************************
函数作用：接收其他客户端的连接请求，如果没有连接将会阻塞等待函数形参:sockfd:使用socket函数申请成功的套接字文件句柄addr： 包含被连接端的IP地址+端口号等addrlen：addr这个结构体的大小（必须是一个变量的地址，不能使用sizeof（addr）！！！）函数返回值:成功: 返回当前连接的客户端的本地句柄失败: -1
***************************************************/


发送数据函数：

常见的发送数据函数有： send() , write()、 sendto()–>常用于udp通信，这里只讲send，一般为客户端给服务器发送数据

//头文件
#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>//函数原型
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);//函数介绍
/****************************************************
函数作用：用于发送数据函数形参:sockfd：已连接套接字buf：即将被发送的数据len：数据长度flags：发送标志。MSG_NOSIGNAL：当对端已关闭时，不产生SIGPIPE信号MSG_OOB：发送紧急（带外）数据，只针对TCP连接函数返回值:成功: 返回成功发送的字节数失败: -1
***************************************************/


接收数据函数：

常见的发送数据函数有： recv(), read(), recvfrom()–》可接收发送方的IP+端口，这里只讲recvfrom，一般为客户端给服务器发送数据

//头文件
#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>//函数原型
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);//函数介绍
/****************************************************
函数作用：用于发送数据函数形参:sockfd：已连接套接字buf：即将被发送的数据len：数据长度flags：发送标志。MSG_NOSIGNAL：当对端已关闭时，不产生SIGPIPE信号MSG_OOB：发送紧急（带外）数据，只针对TCP连接函数返回值:成功: 返回成功发送的字节数失败: -1
***************************************************/

下面直接上代码

服务器端代码：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>void *client_recv(void* arg);
int main(int argc, char **argv)
{if(argc < 2){printf("Run: server port\n");exit(1);}//1.创建套接字int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);if(sockfd < 0){perror("socket error");exit(1);}//2.绑定-地址， 端口struct sockaddr_in my_addr;memset(&my_addr, 0, sizeof(my_addr));my_addr.sin_family=AF_INET;my_addr.sin_port=htons( atoi(argv[1]) );//网络字节序my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//网络字节序--在任意ip上绑定int ret  = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));if(ret < 0){perror("bind error");exit(1);}//3.监听--启动服务器ret = listen(sockfd, 5);if(ret < 0){perror("listen error");exit(1);}//4.接受连接//定义保存客户端地址的结构体struct sockaddr_in clientaddr;socklen_t len = sizeof(clientaddr);//4.接受链接--没有客户端链接是处于阻塞状态int  clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);if(clientfd < 0){perror("accept error");}//创建线程--用于接收客户端数据pthread_t id = 0;ret = pthread_create(&id, NULL, client_recv, (void*)&clientfd);//把与客户端通信用的套接字传递给线程if(ret <0){perror("create error");exit(1);}char buffer[128]={0};while(1){//给客户端发送数据scanf("%s", buffer);send(clientfd, buffer, strlen(buffer), 0);//清空buffermemset(buffer, 0, sizeof(buffer));}
}void *client_recv(void* arg)
{//获取客户端套接字int clientfd = *((int*)arg);char buffer[128]={0};while(1){//接收数据recv(clientfd, buffer, sizeof(buffer), 0);//输出printf("%s\n", buffer);//清空buffermemset(buffer, 0, sizeof(buffer));}}
客户端代码
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
void *server_recv(void* arg);int main(int argc, char **argv)
{if(argc < 3){printf("Run: server ip port\n");exit(1);}//1.创建套接字int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);if(sockfd < 0){perror("socket error");exit(1);}//2. 链接服务器struct sockaddr_in seraddr;memset(&seraddr,0, sizeof(seraddr));seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr( argv[1] );//服务器地址转网络字节序32位int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&seraddr, sizeof(seraddr));if(ret < 0){perror("connect error");exit(1);}//创建线程//创建线程--用于接收服务端数据pthread_t id = 0;ret = pthread_create(&id, NULL, server_recv, (void*)&sockfd);//把与客户端通信用的套接字传递给线程if(ret <0){perror("create error");exit(1);}//主线程发送数据char buffer[128]={0};while(1){//给客户端发送数据scanf("%s", buffer);send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);//清空buffermemset(buffer, 0, sizeof(buffer));}
}void *server_recv(void* arg)
{//获取客户端套接字int sockfd = *((int*)arg);char buffer[128]={0};while(1){//接收数据recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);//输出printf("%s\n", buffer);//清空buffermemset(buffer, 0, sizeof(buffer));}}

这篇关于tcp/ip实现点对点通信（socket编程）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/798531。

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