C语言编程实现TCP/UDP/TFTP网络通信_c语言以太网通信

一、TCP网络编程

1.TCP协议与UDP协议

相同点：都是传输层的协议

不同点：

TCP协议：是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)。

        适用情况：适合于对传输质量要求较高，以及传输大量数据的通信。在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议。
        如：MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用TCP协议。

UDP协议：用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输。

        适用情况：发送小尺寸数据（如对DNS服务器进行IP地址查询时）在接收到数据，给出应答较困难的网络中使用UDP。（如：无线网络）适合于广播/组播式通信中，通常使用TCP协议。
        如：MSN/QQ等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用UDP协议；流媒体、VOD、VoIP等网络多媒体服务中通常采用UDP方式进行实时数据传输。

2.TCP网络编程流程

服务器端：

        1.创建套接字 socket()

        2.填充服务器的网络信息结构体

        3.绑定服务器的套接字和网络信息结构体 bind()

        4.将服务器的套接字设置成被动监听状态 listen()

        5.阻塞等待客户端的连接 accept()

        6.收发数据--read/write

        7.关闭套接字 close()

客户端：

        1.创建套接字 socket()

        2.填充服务器的网络信息结构体

        3.与服务器建立连接 connect()

        4.收发数据--read/write

        5.关闭套接字 close()

示意图：

3.函数说明

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：创建通信的端点，返回文件描述符(当前进程未打开的编号最小的)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
参数：
        @domain：指定通信域
                AF_UNIX, AF_LOCAL：本地通信使用
                AF_INET：IPV4使用
                AF_INET6：IPV6使用
                AF_PACKET：原始套接字使用
        @type：指定套接字类型
                SOCK_STREAM：TCP使用
                SOCK_DGRAM：UDP使用
                SOCK_RAW：原始套接字使用
        @protocol：附加协议
               如果使用的是TCP或者UDP 此处传0 即可
返回值：成功返回文件描述符，失败返回-1，置位错误码

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
功能：将套接字和网络信息结构体进行绑定

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
参数：
        @sockfd: socket函数返回的文件描述符
        @addr: 要绑定的网络信息结构体
        @addrlen: 网络信息结构体的长度
返回值：成功返回0，失败返回-1，置位错误码

int listen(int sockfd, int backlog);
功能：将套接字设置成被动监听状态

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
参数：
        @sockfd: socket函数返回的文件描述符
        @backlog: 最大监听队列的长度，表示同时支持的能连接的客户端的个数
                一般不关心，设置成 5 或者 10 都可以，不能是 0
返回值：成功返回0，失败返回-1，置位错误码

int accept(int socket, struct sockaddr *restrict address, socklen_t *restrict address_len);
功能：阻塞等待客户端的连接，有客户端连接后， 会返回一个新的文件描述符，专门用于和该客户端通信

#include <sys/socket.h>
参数：
        @sockfd: socket函数返回的文件描述符
        @address: 如果想保存客户端的信息，就传一个地址 sockaddr_in
                如果不关心，可以传 NULL
        @backlog: address长度
               如果不关心，可以传 NULL
返回值：成功返回用于和客户端通信的文件描述符，失败返回-1，置位错误码

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
功能：与服务器建立连接

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
参数：
        @sockfd: socket函数返回的文件描述符
        @address: 服务器的网络信息结构体，用于标记连接到哪个服务器程序
        @address_len:address长度
返回值：成功返回0，失败返回-1，置位错误码

示例：

//服务器端
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
 
int main(){
    //1.创建套接字   ---相当于 买了一个手机
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(-1 == sockfd){
        perror("socket error");
        exit(-1);
    }
 
    //创建服务器网络信息结构体  ---相当于办了一张卡
    struct sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));//清空
    //2.填充服务器网络信息结构体
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    //网络字节序的端口号，可以是 8888  9999 6789 等都可以
    server_addr.sin_port = htons(8888);
    //IP地址
    //不能随便填，可以填自己主机的IP地址
    //如果只是在本地测试，也可以填 127.0.0.1
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.70.95");
    socklen_t addrlen = sizeof(server_addr);
 
    //3.将套接字和网络信息结构体进行绑定---相当于把卡插入手机里
    if(-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, addrlen)){
        perror("bind error");
        exit(-1);
    }
 
    //4.将服务器的套接字设置成被动监听状态
    if(-1 == listen(sockfd, 5)){
        perror("listen error");
        exit(-1);
    }
 
    //定义一个结构体，保存客户端的信息
    struct sockaddr_in client_addr;
    memset(&client_addr, 0, sizeof(client_addr));//清空
    socklen_t clientaddrlen = sizeof(client_addr);
    //5.阻塞等待客户端连接
    int acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &clientaddrlen);
    if(-1 == acceptfd){
        perror("accept error");
        exit(-1);
    }
 
    printf("客户端 %s:%d 连接到服务器了\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));
 
    //6.与客户端通信
    char buff[128] = {0};
    read(acceptfd, buff, 128);
 
    printf("%s-%d:[%s]\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port), buff);
 
    strcat(buff, "--server");
    write(acceptfd, buff, 128);
 
    //7.关闭套接字
    close(acceptfd);
    close(sockfd);
 
    return 0;
}

//客户端
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
 
int main(){
    //1.创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(-1 == sockfd){
        perror("socket error");
        exit(-1);
    }
 
    struct sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));//清空
    //2.填充服务器网络信息结构体 --需要指定连接哪个服务器
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    //网络字节序的端口号，可以是 8888  9999 6789 等都可以
    server_addr.sin_port = htons(8888);
    //IP地址
    //不能随便填，可以填自己主机的IP地址
    //如果只是在本地测试，也可以填 127.0.0.1
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.70.95");
    socklen_t addrlen = sizeof(server_addr);
 
    //3.与服务器建立连接
    if(-1 == connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, addrlen)){
        perror("connect error");
        exit(-1);
    }
 
    //4.与服务器通信
    char buff[128] = {0};
    fgets(buff, 128, stdin);
    buff[strlen(buff)-1] = '\0';//清除 \n
    write(sockfd, buff, 128);
    read(sockfd, buff, 128);
    printf("收到回复:[%s]\n", buff);
 
    //5.关闭套接字
    close(sockfd);
 
    return 0;
}

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能：在套接字中接收数据

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
参数：
        @sockfd: 在哪个套接字中接
        @buf: 存放接收的数据的缓冲区
        @len: 想要接多少个字节
        @flags: 如果设置成 MSG_DONTWAIT 表示非阻塞
              如果是0 和read 的用法就一样了
返回值：成功返回实际接收的字节数，失败返回-1，置位错误码
              如果发送方关闭，recv会返回0

注：下面三种用法是等价的
        read(sock