sYstemk1t's blog
0%

网络编程 - socket

发表于 分类于
本文字数： 4.5k 阅读时长 ≈ 4 分钟

socket是应用层与TCP/IP协议通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议隐藏在socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。所以，我么们无需深入的去理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然遵循tcp/udp标准的。

socket

网络基础

网络应用程序设计模式

  • C/S - client/Server

    • 优点：协议选用灵活、可缓存数据
    • 缺点：对用户安全构成威胁、开发工作量大

  • B/S - browser/Server

    • 优点：跨平台
    • 缺点：只可以使用http

协议概念

  • 规则：数据传输和数据解释的规则
  • 典型协议：TCP、UDP HTTP FTP IP ARP

分层模型

OSI七层模型

物 – 双绞线, 光纤 物理层
数 – 数据的传输和错误检测 数据链路层
网 – 为数据包选择路由 网络层
传 – 提供端对端的接口 tcp/udp 传输层
会 – 解除或建立与别的节点的联系 会话层
表 – 数据格式化,代码转换,数据加密 表示层
应 – 文件传输,电子邮件,文件服务,虚拟终端 应用层

四层模型

协议格式

以太网帧

ip协议

UDP

TCP

数据发送与接受

TCP UDP传输层协议

socket

socket是网络通信的函数接口、封装了传输层协议；

套接字

服务端

  • 文件(内核缓冲区)操作

  • socket tcp server

  • 创建套接字

    • int lfd = socket();

  • 绑定本地IP和端口

    • struct sockaddr_in serv;
    • serv.port = htons(port);
    • serv.ip = hontl(INADDR_ANT);
    • bind(lfd,&serv,sizeof(serv));

  • 监听

    • listen(lfd,128); //最大同时连接到我的个数

  • 等待连接请求

    • struct sockadd_in client;
    • int len = sizeof(client);
    • int cfd = accept(lfd,&client,&len);
      • cfd用于通信；

  • 通信

    • 接收输入：read/revc
    • 发送数据：write/send

  • 关闭

    • close(lfd);
    • close(fd);

客户端

  • 创建套接字
    • int fd = socket();
  • 链接服务器
    • struct sockaddr_in server;
    • server.port
    • server.ip = int;
    • server.family
    • connect(fd,&server,sizeof(server));
  • 通信
    • 接收输入：read/revc
    • 发送数据：write/send
  • 断开
    • close(fd);

三次握手

标志位：

  • 标志位:

    • SYN: 请求建立连接
    • ACK: 应答
    • FIN: 断开连接

  • 连接需要三次握手:

    • 第一次握手:

      • 客户端

        • 携带标志位: SYN

        • 随机产生32为序号: 1000

          • 可以携带数据()

      • 服务器:

        • 检测SYN值是否为1

    • 第二次握手:

      • 服务器:

        • ACK 标志位 + 确认序号

          • 客户端随机序号+1

        • 发起一个连接请求

          • SYN+32随机序号

            • 2000

      • 客户端:

        • 检测标志位: 1
        • 校验: 确认序号是否正确

    • 第三次握手:

      • 客户端:

        • 发送确认数据包

          • ACK+确认需要

            • 服务器的随机序号+1

      • 服务器:

        • 检测: ACK是否为1
        • 检验: 确认序号是否正确

四次挥手

第一次挥手:
- 客户端:
○ 发送断开连接的请求
§ FIN + 序号
§ ACK + 序号
○ server:
§ 检测FIN值是否为1
§ ack的作用告诉对方之前发的数据
收到了多少
第二次挥手:
○ 服务器:
§ 给client确认数据包
□ ACK + 确认编号
® FIN对应的序号+1+携带数据大小
○ 客户端:
§ 检测: ack值
§ 检测确认序号
第三次挥手:
○ 服务器端:
§ 发送断开连接的请求:
□ FIN+序号
□ ACK + 序号
○ 客户端:
§ 数据检测

滑动窗口

socket编程

client

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
    if(argc < 2)
    {
        printf("eg: ./a.out port\n");
        exit(1);
    }

    int port = atoi(argv[1]);
    //1.创建套接字
    //int socket(int domain, int type, int protocol);
    int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

    //2.连接服务器
    struct sockaddr_in serv;
    memset(&serv,0,sizeof(serv));
    serv.sin_family = AF_INET;
    serv.sin_port = htons(port);
    //serv.sin_addr.s_addr = htonl()
    inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&serv.sin_addr.s_addr);


    //3.连接
    connect(fd,(struct sockaddr*)&serv,sizeof(serv));

    //4.通信
    while (1)
    {
        //发送数据
        char buf[1024];
        printf("please input string:");
        fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
        write(fd,buf,strlen(buf));
        //等待接收数据
        int len = read(fd,buf,sizeof(buf));

        if(len == -1)
        {
            perror("read error");
            exit(1);
        }
        else if(len == 0)
        {
            printf("server close\n");
            break;
        }
        else
        {
            printf("recv buf : %s\n",buf);
        }
    }
    close(fd);
}

server

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    // 创建监听的套接字
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(lfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }

    // lfd 和本地的IP port绑定
    struct sockaddr_in server;
    memset(&server, 0, sizeof(server));
    server.sin_family = AF_INET;    // 地址族协议 - ipv4
    server.sin_port = htons(8888);
    server.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server));
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind error");
        exit(1);
    }

    // 设置监听
    ret = listen(lfd, 20);
    if(ret == -1)
    {
        perror("listen error");
        exit(1);
    }

    // 等待并接收连接请求
    struct sockaddr_in client;
    socklen_t len = sizeof(client);
    int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&client, &len);
    if(cfd == -1)
    {
        perror("accept error");
        exit(1);
    }

    printf(" accept successful !!!\n");
    char ipbuf[64] = {0};
    printf("client IP: %s, port: %d\n",
           inet_ntop(AF_INET, &client.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)),
           ntohs(client.sin_port));
    // 一直通信
    while(1)
    {
        // 先接收数据
        char buf[1024] = {0};
        int len = read(cfd, buf, sizeof(buf));
        if(len == -1)
        {
            perror("read error");
            exit(1);
        }
        else if(len == 0)
        {
            printf(" 客户端已经断开了连接 \n");
            close(cfd);
            break;
        }
        else
        {
            printf("recv buf: %s\n", buf);
            // 转换 - 小写 - 大写
            for(int i=0; i<len; ++i)
            {
                buf[i] = toupper(buf[i]);
            }
            printf("send buf: %s\n", buf);
            write(cfd, buf, len);
        }
    }

    close(lfd);

    return 0;
}