Linux网络编程超级详细笔记

1.linux网络知识介绍1.1客户端程序和服务端程序网络程序和普通程序的最大区别就是网络程序分为两个部分：客户端和服务器端。网络程序是服务器端先启动，等待客户端的连接。一般服务器端绑定在一个端口进行监听，直到有一个客户端发来了请求。1.2常用的命令由于网络程序由两个部分组成，所以调试起来比较麻烦，所以，我们先来了解一下常用的命令。netstat此命令用来显示网络的连接、路由表和接口统计等网络信息。Netstat有许多选项，最常用的是-an用来显示详细的网络状态。telnettelnet是一个远程控制程序，但是我们可以用它来调试我们的服务器端程序。比如我们的服务器在监听8888端口，我们可以用telnetlocalhost8888来查看服务器的状况。1.3TCP/UDP介绍TCP（TranferControlProtocal）传输控制协议是一个面向连接的协议，当使用这个协议时，网络可以保证客户端和服务器端的连接是可靠的、安全的。UDP（UserDatagramProtocal）用户数据报协议是一种非面向连接的协议，它不保证网络程序的连接是可靠的，所以，一般的网络程序都使用TCP协议。2.初等网络函数介绍Linux系统是通过提供套接字(socket)来进行网络编程的.网络程序通过socket和其它几个函数的调用,会返回一个通讯的文件描述符,我们可以将这个描述符看成普通的文件的描述符来操作,这就是linux的设备无关性的好处.我们可以通过向描述符读写操作实现网络之间的数据交流.2.1socketintsocket(intdomain,inttype,intprotocol)domain:说明我们网络程序所在的主机采用的通讯协族(AF_UNIX和AF_INET等).AF_UNIX只能够用于单一的Unix系统进程间通信,而AF_INET是针对Internet的,因而可以允许在远程主机之间通信(当我们mansocket时发现domain可选项是PF_*而不是AF_*,因为glibc是posix的实现所以用PF代替了AF,不过我们都可以使用的).type:我们网络程序所采用的通讯协议(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)SOCK_STREAM表明我们用的是TCP协议,这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向连接的比特流.SOCK_DGRAM表明我们用的是UDP协议,这样只会提供定长的,不可靠,无连接的通信.protocol:由于我们指定了type,所以这个地方我们一般只要用0来代替就可以了socket为网络通讯做基本的准备.成功时返回文件描述符,失败时返回-1,看errno可知道出错的详细情况.2.2bindintbind(intsockfd,structsockaddr*my_addr,intaddrlen)sockfd:是由socket调用返回的文件描述符.addrlen:是sockaddr结构的长度.my_addr:是一个指向sockaddr的指针.在中有sockaddr的定义structsockaddr{unisgnedshortas_family;charsa_data[14];};不过由于系统的兼容性,我们一般不用这个头文件,而使用另外一个结构(structsockaddr_in)来代替.在中有sockaddr_in的定义structsockaddr_in{unsignedshortsin_family;unsignedshortintsin_port;structin_addrsin_addr;unsignedcharsin_zero[8];我们主要使用Internet所以sin_family一般为AF_INET,sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以和任何的主机通信,sin_port是我们要监听的端口号.sin_zero[8]是用来填充的.bind将本地的端口同socket返回的文件描述符捆绑在一起.成功是返回0,失败的情况和socket一样2.3listenintlisten(intsockfd,intbacklog)sockfd:是bind后的文件描述符.backlog:设置请求排队的最大长度.当有多个客户端程序和服务端相连时,使用这个表示可以介绍的排队长度.listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字.返回的情况和bind一样.2.4acceptintaccept(intsockfd,structsockaddr*addr,int*addrlen)sockfd:是listen后的文件描述符.addr,addrlen是用来给客户端的程序填写的,服务器端只要传递指针就可以了.bind,listen和accept是服务器端用的函数,accept调用时,服务器端的程序会一直阻塞到有一个客户程序发出了连接.accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符,这个时候服务器端可以向该描述符写信息了.失败时返回-12.5connectintconnect(intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen)sockfd:socket返回的文件描述符.serv_addr:储存了服务器端的连接信息.其中sin_add是服务端的地址addrlen:serv_addr的长度connect函数是客户端用来同服务端连接的.成功时返回0,sockfd是同服务端通讯的文件描述符失败时返回-1.2.6实例服务器端程序/*******服务器程序(server.c)************/#include#include#include#include#include#include#include#includeintmain(intargc,char*argv[]){intsockfd,new_fd;structsockaddr_inserver_addr;structsockaddr_inclient_addr;intsin_size,portnumber;charhello[]=Hello!AreYouFine?\n;if(argc!=2){fprintf(stderr,Usage:%sportnumber\a\n,argv[0]);exit(1);}if((portnumber=atoi(argv[1]))0){fprintf(stderr,Usage:%sportnumber\a\n,argv[0]);exit(1);}/*服务器端开始建立socket描述符*/if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){fprintf(stderr,Socketerror:%s\n\a,strerror(errno));exit(1);}/*服务器端填充sockaddr结构*/bzero(&server_addr,sizeof(structsockaddr_in));server_addr.sin_family=AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);server_addr.sin_port=htons(portnumber);/*捆绑sockfd描述符*/if(bind(sockfd,(structsockaddr*)(&server_addr),sizeof(structsockaddr))==-1){fprintf(stderr,Binderror:%s\n\a,strerror(errno));exit(1);}/*监听sockfd描述符*/if(listen(sockfd,5)==-1){fprintf(stderr,Listenerror:%s\n\a,strerror(errno));exit(1);}while(1){/*服务器阻塞,直到客户程序建立连接*/sin_size=sizeof(structsockaddr_in);if((new_fd=accept(sockfd,(structsockaddr*)(&client_addr),&sin_size))==-1){fprintf(stderr,Accepterror:%s\n\a,strerror(errno));exit(1);}fprintf(stderr,Servergetconnectionfrom%s\n,inet_ntoa(client_addr.sin_addr));if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1){fprintf(stderr,WriteError:%s\n,strerror(errno));exit(1);}/*这个通讯已经结束*/close(new_fd);/*循环下一个*/}close(sockfd);exit(0);}客户端程序/*******客户端程序client.c************/#include#include#include#include#include#include#include#includeintmain(intargc,char*argv[]){intsockfd;charbuffer[1024];structsockaddr_inserver_addr;structhostent*host;intportnumber,nbytes;if(argc!=3){fprintf(stderr,Usage:%shostnameportnumber\a\n,argv[0]);exit(1);}if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL){fprintf(stderr,Gethostnameerror\n);exit(1);}if((portnumber=atoi(argv[2]))0){fprintf(stderr,Usage:%shostnameportnumber\a\n,argv[0]);exit(1);}/*客户程序开始建立sockfd描述符*/if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){fprintf(stderr,SocketError:%s\a\n,strerror(errno));exit(1);}/*客户程序填充服务端的资料*/bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));server_addr.sin_family=AF_INET;server_addr.sin_port=htons(portnumber);server_addr.sin_addr=*((structin_addr*)host-h_addr);/*客户程序发起连接请求*/if(connect(sockfd,(structsockaddr*)(&server_addr),sizeof(structsockaddr))==-1){fprintf(stderr,ConnectError:%s\a\n,strerror(errno));exit(1);}/*连接成功了*/if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1){fprintf(stderr,ReadError:%s\n,strerror(errno));exit(1);}buffer[nbytes]='\0';printf(Ihavereceived:%s\n,buffer);/*结束通讯*/close(sockfd);exit(0);}MakeFile这里我们使用GNU的make实用程序来编译.关于make的详细说明见Make使用介绍#########Makefile###########all:serverclientserver:server.cgcc$^-o$@client:client.cgcc$^-o$@运行make后会产生两个程序server(服务器端)和client(客户端)先运行