C语言网络编程——TCP

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1.1 套接字

C语言网络编程其实本质上也是多进程之间通过socket套接字进行通信，知识进程可能位于不同的服务器上，常用的TCP/IP协议有3种套接字类型，如下所示：

1.1.1 流套接字（SOCK_STREAM）

流套接字用于提供面向连接、可靠的数据传输服务，该服务保证数据能够实现无差错、无重复发送，并按照顺序接受。流套接字之所以能偶实现可靠的数据服务，原因在于使用了TCP传输控制协议。

1.1.2 数据报套接字（SOCK_DGRAM）

数据包套接字提供了一种无连接的服务，该服务不能保证数据传输的可靠性，数据有可能在传输过程中丢失或者出现数据重复，且无法保证顺序的接受数据。数据报套接字使用UDP进行数据传输。

1.1.3 原始套接字（SOCK_RAW）

原始套接字允许对较低层次的协议直接访问，常用于检验新的协议实现，或者访问现有服务中配置的新设备，因为器可以自如控制Window下的多种协议，能够对网络地城的传输机制进行控制，所以可以应用原始套接字来操纵网络层和传输层应用。如：通过原始套接字接受发向本机的ICMP、IGMP，或者接受TCP/IP栈不能处理的IP包。

1.1.3 C语言套接字数据结构

套接字通常由三个参数构成：IP地址， 端口号、传输层协议。C语言进行套接字编程的时候，通常会使用sockaddr和sockaddr_in两种数据类型，用于保存套接字信息。

struct sockaddr
{
	// 地址族，2字节
	unsigned short sa_family;
	// 存放地址和端口
	char sa_data[14];

}

struct sockaddr_in
{
	// 地址族
	short int sin_family;
	// 端口号
	unsigned short int sin_port;
	// 地址
	struct in_addr sin_addr;
	// 8字节数组，全为0，该字节数组的作用是为了让两种数据结构大小相同而保留的空字节
	unsigned char sin_zero[8];
}

对于sockaddr，大部分的情况下知识用于bind、connect、recvform、sendto等函数的参数，指明地址信息，在一般编程中，并不对此结构体直接操作，而是用sockaddr_in代替。
两种数据结构中，地址族都占2个字节，常见的地址族AF_INET, AF_INET6, AF_LOCAL。这里要注意字节序的问题，建议使用以下函数来对端口和地址进行处理。

uint16_t htons(uint16_t bost16bit)
uint32_t htonl(uint32_t bost32bit)
uint16_t ntons(uint16_t net16bit)
uint32_t ntons(uint32_t net32bit)

1.2 基于TCP的网络编程

客户端和服务器的连接和三次握手发生在accept函数下，listen函数知识创建了socket的监听模式。

使用socket进行TCP通信时，经常使用的函数如下表所示。

1.2.1 服务端实现

服务端程序流程如下：

1. 使用socket()函数创建一个socket
2. 使用bind()函数，绑定ip地址、端口等信息到socket上
3. 使用listen()函数，设置允许的最大连接数
4. 使用accept()函数，接收客户端上来的连接
5. 使用send()和recv()函数或read()和write()函数，收发数据
6. 使用close()函数关闭连接
   实现代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MAX_SIZE 512
#define PORT 3332

int main(void)
{
    int sockfd;
    int sock_fd;
    int recvnum;
    int addrlen = sizeof(struct sockaddr);
    struct sockaddr_in my_addr;
    struct sockaddr addr;
    char buf[MAX_SIZE];
	// 填充服务器端的数据，用于套接字绑定
    bzero(&my_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
    my_addr.sin_family = AF_INET; // 设置为IPV4
    my_addr.sin_port = htons(PORT); // 将端口号主机序转换为网络序
    my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.192.128"); // ip设置为192.168.192.128
	// 创建套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd 

1.2.2 客户端实现

客户端程序流程如下：

1. 使用socket()函数，创建一个socket
2. 设置要连接的服务端ip地址和端口等属性
3. 使用connect()函数，连接服务器端
4. 使用send()和recv()函数或read()和write()函数，收发数据
5. 使用close()函数关闭网络连接

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MAX_SIZE 512
#define PORT 3332

int main()
{
    int sockfd;
    int addrlen = sizeof(struct sockaddr);
    char buf[MAX_SIZE];
    struct sockaddr_in serv_addr;
	// 填充服务器端数据
    bzero(&serv_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = ntohs(PORT);
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.192.128");
	// 创建套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd 

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