Linux下的网络编程_linux网络编程

网络编程

协议栈

Linux 优点之一就是在于它丰富而稳定的网络协议栈，其范围是从协议无关层（如通用的socket层接口和设备层）到各种网络协议的实现；

对于网络理论介绍一般采用OSI模型，但是Linux中的网络栈的介绍一般分为四层的Internet模型

第二部分是传输层协议，包括传输控制协议和用户数据报文协议

传输控制协议（TCP）

该协议对建立网络上用户进程之间的对话负责，他确保进程之间的通信

用户数据报文协议（UDP）：UDP提供不可靠的非连接型传输层服务，它允许在源和目的地之间传送数据，而不必在传送数据之前建立对话。它主要用于那些非连接型的应用程序，如视频点播。

应用协议层：这部分主要包括TeInet，文件传送协议（FTP和TFTP），简单文件传送协议（SMTp）和域名

IP协议：IP有以下四个功能

数据传送

寻址

路由器

数据报文的分段

 

 

 

 

 

 

 

函数

ssocket 函数（主动套接口）   C/S都需要使用

创建一个socket

bind

用于绑定IP地址和端口号到socket

connect

该函数用于绑定之后的client端与服务器端

listen （将socket从主动套接口变成被动套接口）

设置能处理的最大连接要求，Listen（）并未开始接受连接线，只是设置socket为listen模式。

accept

用来接受socket连接

send

发送数据

recv

接收数据

 

1）创建套接字：socket函数

·函数原型：

int socket(int domain, int type, int protocol);

参数1：参数位置IPV4(AF_INET)/IPV6(AF_INET6)

参数2：套接字类型

SOCK_STREM：使用TPC

SOCK_DGRAM：使用UDP

SOCK_RDM：使用原始网络通信

SOCK_NONBLOCK：将socket返回文件描述符指定为非阻塞的

SOCK_CLOEXEC：一旦进程exec执行新程序后，自动关闭socket返回的文件描述符

·返回值：

成功：返回套接字文件描述符

失败：返回-1，errno被设置

 

给套接字绑定ip地址和端口号：bind函数

·函数原型

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参数1：socket函数创建的套接字

参数2：保存ip和端口号的结构体

参数2：结构体的长度

·返回值：

成功：返回0

失败：返回-1，errno被设置

 

出现无法绑定？

client终止时自动关闭socket描述符，server的TCP连接收到client发的FIN段后处于TIME_WAIT状态。TCP协议规定，主动关闭连接的一方要处于TIME_WAIT状态，等待两个MSL（maximum segment lifetime）的时间后才能回到CLOSED状态，因为我们先Ctrl-C终止了server，所以server是主动关闭连接的一方，在TIME_WAIT期间仍然不能再次监听同样的server端口。MSL在RFC1122中规定为两分钟；

解决办法：setsockopt函数

在server代码的socket（）和bind（）调用之间插入如下代码

将套接字文件描述符，从主动变为被动文件描述符(做监听准备)：listen

·函数原型：

int listen(int sockfd, int backlog);

参数1：socket所返回的套接字文件描述符

参数2：指定队列的容量（一般小于30）

·函数功能：

将套接字文件描述符，从主动文件描述符变为被动描述符，然后用于被动监听客户的连接*将套接字文件描述符，从主动文件描述符变为被动描述符，然后用于被动监听客户的连接

·返回值：

成功：返回0

失败：返回-1，errno被设置

 

被动监听客户的连接并响应：accept函数：

·函数原型：

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen)

·函数功能：

被动监听客户发起三次握手的连接请求，三次握手成功，即建立连接成功

·返回值：

成功：返回一个通信描述符，专门用于与该连接成功的客户的通信，总之后续服务器与该客户间 正式通信，使用的就是accept返回的“通信描述符”来实现的

失败：返回-1，errno被设置

服务器调用read（recv）和write（send）,收发数据,实现与客户的通信：

send函数

·函数原型：

size_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

参数1：用于通信的通信描述符

参数2：应用缓存，用于存放你要发送的数据

参数3：buf缓存的大小

参数4：

设置为0，send阻塞发送

设置MSG_NOSIGNAL：send数据时，若对方关闭链接调用send的进程便发送SIGPIEIE信号

设置MSG_DONTWAIT：非阻塞发送

设置MSG_OOB：表示发送的是带外数据

 

recv函数：

·函数原型：

size_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

参数1：通信文件描述符

参数2：应用缓存，用于存放接收的数据

参数3：buf缓存的大小

参数4：

设置为0，recv阻塞接收

设置MSG_DONTWAIT：非阻塞接收

设置MSG_OOB：表示接收的是带外数据

·函数功能：

接收对方发送的数据

·返回值：

成功：返回接收的字节数

失败：返回-1，ernno被设置

注意事项：

收发数据的数据需要在网络中传输，所以同样要进行端序的转换：

发送数据：将主机端序转为网络端序

接收数据：将网络端序转为主机端序

不过只有short、int、float等存储单元字节>1字节的数据，才有转换的需求。如果是char这种存储单元为一个字节的数据，不需要对端序进行转换。

 

调用close或者shutdown关闭TCP的连接：

close：

缺点1：会一次性将读写都关掉了

缺点2：如果多个文件描述符指向了同一个连接时，如果只close关闭了其中某个文件描述符时， 只要其它的fd还打开着，那么连接不会被断开，直到所有的描述符都被close后才断开连接。

出现多个描述指向同一个连接的原因可能两个：

通过dup方式复制出其它描述符

子进程继承了这个描述符，所以子进程的描述符也指向了连接

shutdown：

·函数原型：

int shutdown(int sockfd, int how);

参数1：TCP服务器断开连接时，使用的是accept所返回的文件描述符

参数2：如何断开链接

SHUT_RD：只断开读连接

SHUT_WR：只断开写连接

SHUT_RDWR：读、写连接都断开

函数功能：

可以按照要求关闭连接，而且不管有多少个描述符指向同一个连接，只要调用shutdown去 操作了其中某个描述符，连接就会被立即断开

·返回值：

成功：返回0

失败：返回-1，errno被设置

·用socket创建套接字文件，指定使用TCP协议

·调用connect主动向服务器发起三次握手，进行连接

函数原型：

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参数1：socket所返回的套接字文件描述符

参数2：用于设置你所要连接服务器的IP和端口

参数3：参数2所指定的结构体变量的大小

功能：

向服务器主动发起连接请求

返回值：

成功：返回0

失败：返回-1，ernno被设置

·调用read（recv）和write（send）收发数据

·调用close或者shutdown关闭连接