Linux網路編程基礎(一)

初等網路函數介紹(TCP)及樣本程式

 

1、socket
    int socket(int domain, int type,int protocol)

    domain:說明我們網路程式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系統處理序間通訊,而AF_INET是針對Internet的,因而可以允許在遠程 主機之間通訊(當我們 man socket時發現 domain可選項是 PF_*而不是AF_*,因為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:我們網路程式所採用的通訊協議(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,連線導向的位元流. SOCK_DGRAM 表明我們用的是UDP協議,這樣只會提供定長的,不可靠,不需連線的通訊.

    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為網路通訊做基本的準備.成功時返迴文件描述符,失敗時返回-1,看errno可知道出錯的詳細情況

2、bind
    int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

    sockfd:是由socket調用返回的檔案描述符.

    addrlen:是sockaddr結構的長度.

    my_addr:是一個指向sockaddr的指標. 在中有 sockaddr的定義

    struct sockaddr{
      unisgned short as_family;
      char sa_data[14];
    };

    不過由於系統的相容性,我們一般不用這個標頭檔,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一般為AF_INET,sin_addr設定為INADDR_ANY表示可以 和任何的主機通訊,sin_port是我們要監聽的連接埠號碼.sin_zero[8]是用來填充的. bind將本地的連接埠同socket返回的檔案描述符捆綁在一起.成功是返回0,失敗的情況和socket一樣

3、listen
    int listen(int sockfd,int backlog)

    sockfd:是bind後的檔案描述符.

    backlog:佈建要求排隊的最大長度.當有多個用戶端程式和服務端相連時, 使用這個表示可以介紹的排隊長度. listen函數將bind的檔案描述符變為監聽通訊端.返回的情況和bind一樣.

4、accept
    int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)

    sockfd:是listen後的檔案描述符.  

    addr,addrlen是用來給用戶端的程式填寫的,伺服器端只要傳遞指標就可以了. bind,listen和accept是伺服器端用的函數,accept調用時,伺服器端的程式會一直阻塞到有一個 客戶程式發出了串連. accept成功時返回最後的伺服器端的檔案描述符,這個時候伺服器端可以向該描述符寫資訊了. 失敗時返回-1.

5、connect
    int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)

    sockfd:socket返回的檔案描述符.

    serv_addr:儲存了伺服器端的串連資訊.其中sin_add是服務端的地址

    addrlen:serv_addr的長度

    connect函數是用戶端用來同服務端串連的.成功時返回0,sockfd是同服務端通訊的檔案描述符 失敗時返回-1.

6、程式樣本：

/******* 伺服器程式 (server.c) ************/
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "errno.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/socket.h"
#include "unistd.h"
#include "netinet/in.h"
#include "netdb.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? ";

        if ( argc!=2 )  {
                fprintf(stderr,"Usage:%s portnumbera ",argv[0]);
                exit(1);
        }

        if((portnumber=atoi(argv[1]))<0)  {
                fprintf(stderr,"Usage:%s portnumbera ",argv[0]);
                exit(1);
        }

        /* 伺服器端開始建立socket描述符 */
        if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)  {
                fprintf(stderr,"Socket error:%s a",strerror(errno));
                exit(1);
        }

        /* 伺服器端填充 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 a",strerror(errno));
                exit(1);
        }

        /* 監聽sockfd描述符 */
        if(listen(sockfd,5)==-1)  {
                fprintf(stderr,"Listen error:%s a",strerror(errno));
                exit(1);
        }

        while(1)  {
                /* 伺服器阻塞,直到客戶程式建立串連 */
                sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
                if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size))==-1)  {
                        fprintf(stderr,"Accept error:%s a",strerror(errno));
                        exit(1);
                }
                fprintf(stderr,"Server get connection from %s ",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
                if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1)  {
                        fprintf(stderr,"Write Error:%s ",strerror(errno));
                        exit(1);
                }
                close(new_fd);
        }
        close(sockfd);
        exit(0);
}

/*******用戶端程式 client.c*********/
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "errno.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/socket.h"
#include "unistd.h"
#include "netinet/in.h"
#include "netdb.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 portnumbera ",argv[0]);
                exit(1);
        }

        if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL) {
                fprintf(stderr,"Gethostname error ");
                exit(1);
        }

        if((portnumber=atoi(argv[2]))<0) {
                fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumbera ",argv[0]);
                exit(1);
        }

        /*客戶程式開始建立 sockfd描述符*/
        if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) {
                fprintf(stderr,"Socket Error:%sa ",strerror(errno));
                exit(1);
        }

        /*客戶程式填充服務端的資料*/
        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);

        /*客戶程式發起串連請求*/
        if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1) {
                fprintf(stderr,"Connect Error:%sa ",strerror(errno));
                exit(1);
        }

        if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1) {
                fprintf(stderr,"Read Error:%s ",strerror(errno));
                exit(1);
        }
        buffer[nbytes]='';
        printf("I have received:%s ",buffer);
        close(sockfd);
        exit(0);
}

編譯產生兩個程式server.o(伺服器端)和client.o(用戶端) 先運行./server.o 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.o localhost 8888 看看有什麼結果.

7、總結
總的來說網路程式是由兩個部分組成的--用戶端和伺服器端.它們的建立步驟一般是:

伺服器端
socket-->bind-->listen-->accept

用戶端
socket-->connect