(一)Linux網絡編程--網絡知識介紹
Linux網絡編程--網絡知識介紹
客戶端和服務端
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.
客戶端
在網絡程序中，如果一個程序主動和外面的程序通信，那麼我們把這個程序稱爲客戶端程序。 比如我們使用ftp程序從另外一
個地方獲取文件的時候，是我們的ftp程序主動同外面進行通信（獲取文件）， 所以這個地方我們的ftp程序就是客戶端程序。
服務端
和客戶端相對應的程序即爲服務端程序。被動的等待外面的程序來和自己通訊的程序稱爲服務端程序。
比如上面的文件獲取中，另外一個地方的程序就是服務端，我們從服務端獲取文件過來。
互爲客戶和服務端
實際生活中有些程序是互爲服務和客戶端。在這種情況項目， 一個程序既爲客戶端也是服務端。
常用的命令
由於網絡程序是有兩個部分組成,所以在調試的時候比較麻煩,爲此我們有必要知道一些常用的網絡命令
netstat
命令netstat是用來顯示網絡的連接,路由表和接口統計等網絡的信息.netstat有許多的選項.
我們常用的選項是-na 用來顯示詳細的網絡狀態.至於其它的選項我們可以使用幫助手冊獲得詳細的情況.
telnet
telnet是一個用來登錄遠程的程序,但是我們完全可以用這個程序來調試我們的服務端程序的.
比如我們的服務器程序在監聽8888端口,我們可以用
telnet localhost 8888
來查看服務端的狀況.
pingping 程序用來判斷網絡的狀態是否正常，最經常的一個用法是
ping 192.168.0.1
表示我們想查看到192.168.0.1的硬件連接是否正常
TCP/UDP介紹
TCP(Transfer Control Protocol)傳輸控制協議是一種面向連接的協議, 當我們的網絡程序使用這個協議的時候,
網絡可以保證我們的客戶端和服務端的連接是可靠的,安全的.
UDP(User Datagram Protocol)用戶數據報協議是一種非面向連接的協議,
這種協議並不能保證我們的網絡程序的連接是可靠的,所以我們現在編寫的程序一般是採用TCP協議的.
(二)Linux網絡編程--初等網絡函數介紹（TCP）
Linux系統是通過提供套接字(socket)來進行網絡編程的.網絡程序通過socket和其它幾個函數的調用,
會返回一個 通訊的文件描述符,我們可以將這個描述符看成普通的文件的描述符來操作,這就是linux的設備無關性的好處.
我們可以通過向描述符讀寫操作實現網絡之間的數據交流.
(一)socket
int socket(int domain, int type,int protocol)
domain:說明我們網絡程序所在的主機採用的通訊協族(AF_UNIX和AF_INET等).
AF_UNIX只能夠用於單一的Unix 系統進程間通信,
而AF_INET是針對Internet的,因而可以允許在遠程
主機之間通信(當我們 man socket時發現 domain可選項是 PF_*而不是AF_*,因爲glibc是posix的實現所以用PF代替了AF,
不過我們都可以使用的).
type:我們網絡程序所採用的通訊協議(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)
SOCK_STREAM表明我們用的是TCP 協議,這樣會提供按順序的,可靠,雙向,面向連接的比特流.
SOCK_DGRAM 表明我們用的是UDP協議,這樣只會提供定長的,不可靠,無連接的通信.
protocol:由於我們指定了type,所以這個地方我們一般只要用0來代替就可以了 socket爲網絡通訊做基本的準備.
成功時返回文件描述符,失敗時返回-1,看errno可知道出錯的詳細情況.
(二)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. 在中有 sockaddr的定義
struct sockaddr{
unisgned short as_family;
char sa_data[14];
};
不過由於系統的兼容性,我們一般不用這個頭文件,而使用另外一個結構(struct sockaddr_in) 來代替.在中有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];
}
我們主要使用Internet所以
sin_family一般爲AF_INET,
sin_addr設置爲INADDR_ANY表示可以和任何的主機通信,
sin_port是我們要監聽的端口號.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起.成功是返回0,失敗的情況和socket一樣
(三)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, 使用這個表示可以介紹的排隊長度.
listen函數將bind的文件描述符變爲監聽套接字.返回的情況和bind一樣.
(四)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可以了. 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 客戶程序發出了連接. accept成功時返回最後的服務器端的文件描述符,
這個時候服務器端可以向該描述符寫信息了. 失敗時返回-1
(五)connect
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)
sockfd:socket返回的文件描述符.
serv_addr:儲存了服務器端的連接信息.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連接的.成功時返回0,sockfd是同服務端通訊的文件描述符 失敗時返回-1.
(六)實例
服務器端程序
CODE: [Copy to clipboard]
--------------------------------------------------------------------------------
/******* 服務器程序 (server.c) ************/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.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);
}
/* 服務器端開始建立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,直到客戶程序建立連接 */
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);
}
/* 這個通訊已經結束 */
close(new_fd);
/* 循環下一個 */
}
close(sockfd);
exit(0);
}
客戶端程序
CODE: [Copy to clipboard]
--------------------------------------------------------------------------------
/******* 客戶端程序 client.c ************/
/******* 客戶端程序 client.c ************/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.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);
}
/* 客戶程序開始建立 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);
/* 客戶程序發起連接請求 */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,"Connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 連接成功了 */
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);
/* 結束通訊 */
close(sockfd);
exit(0);
}
MakeFile
這裏我們使用GNU 的make實用程序來編譯. 關於make的詳細說明見 Make 使用介紹
CODE: [Copy to clipboard]
######### 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),
然後運行 ./client localhost 8888 看看有什麼結果. (你也可以用telnet和netstat試一試.)
上面是一個最簡單的網絡程序,不過是不是也有點煩.上面有許多函數我們還沒有解釋. 我會在下一章進行的詳細的說明.
(七) 總結
總的來說網絡程序是由兩個部分組成的--客戶端和服務器端.它們的建立步驟一般是:
服務器端
socket-->bind-->listen-->accept
客戶端
socket-->connect
