socket

socket編程

socket編程

不同主機進程間通信需要解決的問題？
1、不同協議的識別TCP UDP
2、不同主機的識別（哪個IP發哪個IP收）
3、不同進程的識別（哪個端口發哪個端口收）

1、socket特點

1、socket也稱“套接字”
2、是一種文件描述符,代表了一個通信管道的一個端點
3、類似對文件的操作一樣，可以使用read、write、close等函數對socket套接字進行網絡數據的收取和發送等操作
4、得到socket套接字（描述符）的方法調用socket()

2、UDP編程C/S架構

1、創建socket套接字

int socket(int family,int type,int protocol);
功能：
    創建一個用於網絡通信的socket套接字（描述符）
參數：
    family:協議族(AF_INET（IPv4）、AF_INET6(IPv6)、PF_PACKET(鏈路層編程)等)
    type:套接字類(SOCK_STREAM（流式套接字）、SOCK_DGRAM（數據報式套接字）、
    SOCK_RAW（原始套接字）等)
    protocol:協議類別(0、IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP等
返回值：
    套接字
特點：
    創建套接字時，系統不會分配端口
    創建的套接字默認屬性是主動的，即主動發起服務的請求;
    當作爲服務器時，往往需要修改爲被動的
頭文件：
    #include <sys/socket.h>

案例：

2、IPv4套接字地址結構sockaddr_in

#include <netinet/in.h>
struct in_addr
{
    in_addr_t s_addr;//4字節
};
//IPv4地址結構
struct sockaddr_in
{
    sa_family_t sin_family;//2字節  協議
    in_port_t sin_port;//2字節   端口PORT
    struct in_addr sin_addr;//4字節  IP地址
    char sin_zero[8]//8字節 必須爲0
};

3、IPv4，IPv6通用地址結構：struct sockaddr

struct sockaddr
{
    sa_family_t sa_family; // 2字節
    char sa_data[14] //14字節
};

struct sockaddr_in IPv4地址結構 struct sockaddr通用地址結構應用場景
在定義源地址和目的地址結構的時候，選用struct sockaddr_in
例：

struct  sockaddr_in  my_addr;

當調用編程接口函數，且該函數需要傳入地址結構時需要用struct sockaddr進行強制轉換
例：

bind(sockfd,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr));

4、sendto函數發送udp數據

ssize_t sendto(int sockfd，const void *buf,
                 size_t nbytes,int flags,
                 const struct sockaddr *to,        
                 socklen_t addrlen);
功能：
    向to結構體指針中指定的ip，發送UDP數據
參數：
    sockfd：套接字
    buf：  發送數據緩衝區
    nbytes: 發送數據緩衝區的大小 
    flags：一般爲0
    to： 指向目的主機地址結構體的指針
    addrlen：to所指向內容的長度
注意：
    通過to和addrlen確定目的地址
    可以發送0長度的UDP數據包
返回值：
    成功:發送數據的字符數
失敗: -1

案例：sendto發送數據

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>//socket
#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>//struct sockaddr_in
#include<arpa/inet.h>//inet_pton
int main()
{
	//1、創建一個udp套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM,0);
	
	//2、發送數據
	//定義一個IPv4 目的地址結構 192.168.0.110 8080
	struct sockaddr_in dst_addr;
	//清空結構體
	//memset(&dst_addr,0,sizeof(dst_addr));
	bzero(&dst_addr,sizeof(dst_addr));
	dst_addr.sin_family = AF_INET;//協議
	//將主機字節序轉換成網絡字節序
	dst_addr.sin_port = htons(8080);//端口
	//將字符串"192.168.0.110" 轉換成32位整形數據 賦值IP地址
	inet_pton(AF_INET,"192.168.0.110", &dst_addr.sin_addr.s_addr);
	
	sendto(sockfd,"hehe",strlen("hehe"),0, \
	(struct sockaddr *)&dst_addr , sizeof(dst_addr) );
	
	//3、關閉套接字
	close(sockfd);
	return 0;
}

運行結果：

注意：源端口信息是啥時候賦值呢？
如果udp套接字沒有綁定固定的ip、端口信息那麼在第一次調用sendto 系統分配本地主機ip以及一個臨時端口（不確定的）

5、bind函數讓套接字擁有一個固定的IP、端口信息

bind只能綁定自身的IP

int bind(int sockfd,
const struct sockaddr *myaddr，socklen_t addrlen);
功能：
    將本地協議地址與sockfd綁定
參數：
    sockfd： socket套接字
    myaddr： 指向特定協議的地址結構指針
    addrlen：該地址結構的長度
返回值：
    成功：返回0
    失敗：其他

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>//socket
#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>//struct sockaddr_in
#include<arpa/inet.h>//inet_pton
int main()
{
	//1、創建一個udp套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM,0);
	
	//2、給套接字bind固定的信息
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(8000);//自身端口
	//INADDR_ANY 讓系統自動尋找可用的本地IP地址
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//INADDR_ANY==0
	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(my_addr));
	
	//2、發送數據
	//定義一個IPv4 目的地址結構 192.168.0.110 8080
	struct sockaddr_in dst_addr;
	//清空結構體
	//memset(&dst_addr,0,sizeof(dst_addr));
	bzero(&dst_addr,sizeof(dst_addr));
	dst_addr.sin_family = AF_INET;//協議
	//將主機字節序轉換成網絡字節序
	dst_addr.sin_port = htons(8080);//端口
	//將字符串"192.168.0.110" 轉換成32位整形數據 賦值IP地址
	inet_pton(AF_INET,"192.168.0.110", &dst_addr.sin_addr.s_addr);
	
	sendto(sockfd,"hehe",strlen("hehe"),0, \
	(struct sockaddr *)&dst_addr , sizeof(dst_addr) );
	sleep(1);
	sendto(sockfd,"haha",strlen("haha"),0, \
	(struct sockaddr *)&dst_addr , sizeof(dst_addr) );
	//3、關閉套接字
	close(sockfd);
	return 0;
}

運行結果：

6、recvfrom接受數據

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf,
size_t nbytes,int flags，struct sockaddr *from,
            socklen_t *addrlen);
功能：
    接收UDP數據，並將源地址信息保存在from指向的結構中
參數：
    sockfd: 套接字
    buf：接收數據緩衝區
    nbytes:接收數據緩衝區的大小
    flags：  套接字標誌(常爲0)
    from：  源地址結構體指針，用來保存數據的來源
    addrlen: from所指內容的長度
注意：
    通過from和addrlen參數存放數據來源信息
    from和addrlen可以爲NULL, 表示不保存數據來源
返回值：
    成功:接收到的字符數
    失敗: -1

案例：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>//socket
#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>//struct sockaddr_in
#include<arpa/inet.h>//inet_pton
int main()
{
	//創建一個UDP套接字
	int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	
	//如果收數據 儘量bind
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(8000);
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	bind(sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(my_addr));
	
	while(1)
	{
		char buf[128]="";
		struct sockaddr_in from;
		socklen_t from_len = sizeof(from);
		//帶阻塞
		int len = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf),0, \
		(struct sockaddr *)&from, &from_len);
		
		
		//分析發送者的信息（IP地址 port）
		unsigned short port = ntohs(from.sin_port);
		char ip[16]="";
		//將from中32位整形IP轉換成 點分十進制數串
		inet_ntop(AF_INET,&from.sin_addr.s_addr, ip, 16);
		printf("消息來之%s:%hu\n",ip,port);
		
		printf("len = %d\n",len);
		printf("buf=%s\n",buf);
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

運行結果：

案例：UDP_QQ程序設計

同時的收發數據，多任務來完成：
流程：
1、創建套接字
2、bind IP端口信息
3、創建兩個線程（收發）
1、接受線程
while—>recvfrom
2、發送線程
while—>fgets—>sendto

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>//socket
#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>//struct sockaddr_in
#include<arpa/inet.h>//inet_pton
#include<pthread.h>
//./aout 9000

void *my_send_fun(void *arg)//arg=&sockfd
{
	int sockfd = *(int *)arg;
	
	struct sockaddr_in dst_addr;
	bzero(&dst_addr,sizeof(dst_addr));
	dst_addr.sin_family = AF_INET;
	
	while(1)
	{
		
		//獲取鍵盤輸入
		char buf[128]="";
		fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
		buf[strlen(buf)-1]=0;//去掉換行符
		
		if(strncmp(buf,"sayto", 5)==0)
		{
			//sayto 192.168.0.111 8000
			unsigned short port = 0;
			char ip[16]="";
			sscanf(buf,"sayto %s %hd", ip, &port );
			dst_addr.sin_port = htons(port);
			inet_pton(AF_INET, ip, &dst_addr.sin_addr.s_addr);
			continue;
		}
		else//要發送的消息
		{
			sendto(sockfd, buf, strlen(buf),0,\
			(struct sockaddr *)&dst_addr, sizeof(dst_addr));
		}
		
	}
	return NULL;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
	if(argc != 2)
	{
		printf("please input:./a.out 8000\n");
		return 0;
	}
	
	//創建一個通信的套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if(sockfd < 0)
	{
		perror("socket");
		return 0;
	}
	
	//給套接字sockfd綁定一個固定的IP以及端口信息
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
	
	//創建一個發送線程
	pthread_t tid;
	pthread_create(&tid,NULL, my_send_fun, (void *)&sockfd);
	pthread_detach(tid);
	
	//接受線程
	while(1)
	{
		char buf[128]="";
		struct sockaddr_in from;
		socklen_t len = sizeof(from);
		recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,\
		(struct sockaddr *)&from, &len);
		
		unsigned short port = ntohs(from.sin_port);
		char ip[16]="";
		inet_ntop(AF_INET,&from.sin_addr.s_addr, ip,16);
		printf("來至%s:%hu %s\n",ip,port,buf);
	}
	return 0;
}

注意：
因爲用到了線程所以在編譯的時候要加 -lpthread

運行結果：

TFTP協議

TFTP基於UDP協議。
TFTP的編程思想和 UDP一樣

TFTP：簡單文件傳送協議
最初用於引導無盤系統，被設計用來傳輸小文件
特點：
基於UDP協議實現
不進行用戶有效性認證
數據傳輸模式：
octet：二進制模式
netascii：文本模式
mail：已經不再支持
協議的學習：通信過程（流程）、通信原理（協議）

TFTP通信過程總結（無選項）
1、服務器在69號端口等待客戶端的請求
2、服務器若批准此請求,則使用臨時端口與客戶端進行通信
3、每個數據包的編號都有變化（從1開始）、逐次遞增
4、每個數據包都要得到ACK的確認如果出現超時,則需要重新發送最後的包（數據或ACK）
5、數據的長度以512Byte傳輸，小於512Byte的數據意味着傳輸結束

TFTP協議分析：
報文的前2個字節叫操作碼（體現報文的功能）

注意：
以上的0代表的是’\0’
不同的差錯碼對應不同的錯誤信息

錯誤碼：

0 未定義,參見錯誤信息
1 File not found.
2 Access violation.
3 Disk full or allocation exceeded.
4 illegal TFTP operation.
5 Unknown transfer ID.
6 File already exists.
7 No such user.
8 Unsupported option(s) requested.
想一想
傳輸的數據的大小一定是512Byte嗎？
由於網絡的原因,一方收不到另一方的數據怎麼辦？

TFTP帶選項：（瞭解內容）

如果發送帶選項的讀寫請求：

tsize選項
當讀操作時，tsize選項的參數必須爲“0”，服務器會返回待讀取的文件的大小
當寫操作時，tsize選項參數應爲待寫入文件的大小，服務器會回顯該選項
blksize選項
修改傳輸文件時使用的數據塊的大小（範圍：8～65464）
timeout選項
修改默認的數據傳輸超時時間（單位：秒）

注意：我們寫的是客戶端服務器是windows下的一個程序
windows下服務器：

運行狀態：

案例1：tftp客戶端

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc != 3)
	{
		printf("./a.out server_ip file_name\n");
		return 0;
	}
	
	//tftp是基於udp 所以是udp編程流程
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM ,0);
	if(sockfd <0)
	{
		perror("socket");
		return 0;
	}
	
	//給tftp服務器發送 下載文件的請求
	//組tftp 文件讀取請求報文
	unsigned char cmd[128]="";
	int len = sprintf(cmd,"%c%c%s%c%s%c",0x00,0x01,argv[2],0,"octet",0);
	//將請求cmd發給服務器的 69號端口
	struct sockaddr_in server;
	bzero(&server,sizeof(server));
	server.sin_family = AF_INET;
	server.sin_port = htons(69);
	inet_pton(AF_INET,argv[1], &server.sin_addr.s_addr);
	sendto(sockfd, cmd, len, 0, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
	
	//打開一個本地空的文件
	int fd = open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT,0666);
	if(fd < 0)
	{
		perror("open");
		return 0;
	}
	
	//不同讀取服務器傳過來的文件數據
	unsigned short num=0;
	while(1)
	{
		unsigned char buf[1024]="";
		struct sockaddr_in from;
		socklen_t from_len = sizeof(from);
		int len = recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0, \
		(struct sockaddr *)&from, &from_len);
		
		//判斷收到的數據的操作碼 必須是00 03表示文件數據
		if(buf[1]==0x03)//文件數據
		{
			//將文件數據 寫入 本地址文件中
			//防止寫入重複數據
			if((num+1) == ntohs(*(unsigned short *)(buf+2)) )
			{
				write(fd, buf+4 , len-4);
				num = ntohs(*(unsigned short *)(buf+2));
				printf("recv:%d\n",num);
			}
			
			//給服務器發送ACK迴應
			buf[1]=4;
			sendto(sockfd, buf , 4 ,0,(struct sockaddr *)&from,sizeof(from));
			
			if(len < 516)//這是最後一個文件數據
				break;
		}
	}
	//關閉套接字
	close(sockfd);
	//關閉文件
	close(fd);
	return 0;
}

運行結果：

UDP廣播

廣播：由一臺主機向該主機所在子網內的所有主機發送數據的方式
廣播只能用UDP或原始IP實現，不能用TCP

廣播的用途:
單個服務器與多個客戶主機通信時減少分組流通
以下幾個協議都用到廣播
1、地址解析協議（ARP）通IP得到mac地址
2、動態主機配置協議（DHCP）自動主機IP
3、網絡時間協議（NTP）

UDP廣播的特點:
1、處於同一子網的所有主機都必須處理數據
2、UDP數據包會沿協議棧向上一直到UDP層
3、運行音視頻等較高速率工作的應用，會帶來大負
侷限於局域網內使用

廣播地址：
{網絡ID，主機ID}
網絡ID表示由子網掩碼中1覆蓋的連續位
主機ID表示由子網掩碼中0覆蓋的連續位

定向廣播地址：主機ID全1

1、例：對於192.168.220.0/24，其定向廣播地址爲192.168.220.255
2、通常路由器不轉發該廣播

受限廣播地址255.255.255.255

路由器從不轉發該廣播
如果你指向在某個局域網內廣播 請選擇 定向廣播地址
如果你想在任何局域網內部廣播  只能選擇 受限廣播地址

單播：

廣播：

廣播的mac地址：ff:ff:ff:ff:ff:ff
socket創建的套接字默認不支持廣播

使用setsockopt設置套接字的選項支持廣播

int setsockopt(int sockfd, int level,
         int optname,const void *optval,   
         socklen_t optlen);
成功執行返回0，否則返回-1

案例：發送廣播

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
	//udp支持廣播
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM,0);
	
	//讓sockfd支持廣播
	int yes = 1;
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &yes,sizeof(yes));
	
	//發送廣播地址（目的地址 是廣播地址）
	struct sockaddr_in dst_addr;
	bzero(&dst_addr,sizeof(dst_addr));
	dst_addr.sin_family = AF_INET;
	dst_addr.sin_port = htons(8000);
	dst_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("255.255.255.255");
	//inet_pton(AF_INET,"255.255.255.255", &dst_addr.sin_addr.s_addr);
	
	char msg[]="i am broadcast";
	sendto(sockfd,msg,strlen(msg),0, \
	(struct sockaddr *)&dst_addr, sizeof(dst_addr));
	
	close(sockfd);
	return 0;
}

運行結果：

多播

多播：
數據的收發僅僅在同一分組中進行
多播的特點：
1、多播地址標示一組接口
2、多播可以用於廣域網使用
在IPv4中，多播是可選的

多播地址：
IPv4的D類地址是多播地址
十進制：224.0.0.1 ~ 239.255.255.254 任意一個IP地址都代表一個多播組
十六進制：E0.00.00.01 à EF.FF.FF.FE

多播地址向以太網MAC地址的映射

UDP多播工作過程：

總結：1、主機先加入多播組 2、往多播組發送數據

多播地址結構體：
在IPv4因特網域(AF_INET)中，多播地址結構體用如下結構體ip_mreq表示

多播套接口選項：

int setsockopt(int sockfd, int level,int optname,   
                const void *optval, socklen_t optlen);
成功執行返回0，否則返回-1

只能將自己加入到某個多播組

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
//將主機 加入到多播組 224.0.0.2  接受
int main()
{
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	
	//讓sockfd有一個固定的IP端口
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(8000);
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
	
	//將192.168.0.111 加入到多播組 224.0.0.2中
	struct ip_mreq mreq;
	mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.0.0.2");
	mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq,sizeof(mreq));
	
	while(1)
	{
		unsigned char buf[1500]="";
		recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf), 0,NULL,NULL);
		printf("buf=%s\n", buf);
	}
	
	close(sockfd);
	return 0;
}

運行結果：

socket編程(udp)

socket

socket編程

1、socket特點

2、UDP編程C/S架構

1、創建socket套接字

2、IPv4套接字地址結構sockaddr_in

3、IPv4，IPv6通用地址結構：struct sockaddr

4、sendto函數發送udp數據

5、bind函數讓套接字擁有一個固定的IP、端口信息

6、recvfrom接受數據

案例：UDP_QQ程序設計

TFTP協議

UDP廣播

多播

記一次 .NET某工業設計軟件崩潰分析

創建 Vue3 項目

分享5款.NET開源免費的Redis客戶端組件庫

TS + Webpack 整合 Jest

嵌入式汽車電子學習路線

安卓手機如何登錄抖音境外版

golang開發 gorilla websocket的使用

面試官：如果不允許線程池丟棄任務，應該選擇哪個拒絕策略？

Mac卸載 Node npm，升級 Node

uni.showModel內容換行

代碼管理工具git的使用教程

STL(什麼叫謂詞)

AJAX和CGI 技術的應用

網絡編程（理論看這一篇就夠了）

STL中的內建函數對象(一看就懂)

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結

socket編程(udp)

socket

socket編程

1、socket特點

2、UDP編程C/S架構

1、創建socket套接字

2、IPv4套接字地址結構sockaddr_in

3、IPv4，IPv6通用地址結構：struct sockaddr

4、sendto函數 發送udp數據

5、bind函數 讓套接字 擁有一個固定的IP、端口信息

6、recvfrom接受數據

案例：UDP_QQ程序設計

TFTP協議

UDP廣播

多播

4、sendto函數發送udp數據

5、bind函數讓套接字擁有一個固定的IP、端口信息