Linux系统编程实验七网络编程资料.docx
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Linux系统编程实验七网络编程资料
实验七：
网络编程
●实验目的：
学会Linux的socket套接字网络编程，熟悉使用TCP传输协议的网络编程流程
●实验要求：
编写使用TCP协议的服务器程序和客户端程序，客户端向服务器发送字符串，服务器打印收到的字符串
●实验器材：
软件：
安装了Linux的vmware虚拟机
硬件：
PC机一台
●实验步骤：
1、编写服务器端代码tcp_server.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineportnumber3333
intmain（intargc,char*argv[]）
{
intsockfd,new_fd;
structsockaddr_inserver_addr;
structsockaddr_inclient_addr;
intsin_size;
intnbytes;
charbuffer[1024];
/*1、服务器创建sockfd描述符*/
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==-1）//AF_INET:
IPV4;SOCK_STREAM:
TCP
{
fprintf（stderr,"Socketerror:
%s\n\a",strerror（errno））;
exit
（1）;
}
/*2、服务器端填充sockaddr结构*/
bzero（&server_addr,sizeof（structsockaddr_in））;//初始化,置0
server_addr.sin_family=AF_INET;//Internet
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl（INADDR_ANY）;//（将本机器上的long数据转化为网络上的long数据）服务器程序能运行在任何ip的主机上
//server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr（"192.168.1.1"）;//用于绑定到一个固定IP,inet_addr用于把数字加格式的ip转化为整形ip
server_addr.sin_port=htons（portnumber）;//（将本机器上的short数据转化为网络上的short数据）端口号
/*3、绑定地址结构体*/
if（bind（sockfd,&server_addr,sizeof（server_addr））<0）
{
printf（“binderror!
”）;
exit（-1）;
}
/*4、设置监听允许连接的最大客户端数*/
if（listen（sockfd,0）<0）
{
printf（“listenerror!
”）;
exit（-1）;
}
while
（1）
{
/*5、服务器阻塞,直到客户程序建立连接*/
sin_size=sizeof（structsockaddr_in）;
if（new_fd=accept（sockfd,&server_addr,&sin_size）<0）
{
printf（“accepterror!
”）;
exit（-1）;
}
//连接成功后打印客户端IP
fprintf（stderr,"Servergetconnectionfrom%s\n",inet_ntoa（client_addr.sin_addr））;//将网络地址转换成.字符串
//6、read（）函数读取客户端发送的消息
nbytes=read（new_fd,buffer,1024）;
buffer[nbytes]='\0';
printf（"Serverreceived%s\n",buffer）;
/*这个通讯已经结束*/
close（new_fd）;
/*循环下一个*/
}
/*结束通讯*/
close（sockfd）;
exit（0）;
}
/********************完整程序*************************
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include//inet_ntoa（）
#include//read（）,close（）
#defineportnumber3333
intmain（intargc,char*argv[]）
{
intsockfd,new_fd;
structsockaddr_inserver_addr;
structsockaddr_inclient_addr;
intsin_size;
intnbytes;
charbuffer[1024];
/*1、服务器创建sockfd描述符*/
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==-1）{
fprintf（stderr,"Socketerror:
%s\n\a",strerror（errno））;
exit
（1）;
}
/*2、服务器端填充sockaddr结构*/
bzero（&server_addr,sizeof（structsockaddr_in））;
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl（INADDR_ANY）;
server_addr.sin_port=htons（portnumber）;
/*3、绑定地址结构体*/
if（bind（sockfd,（structsockaddr*）（&server_addr）,sizeof（structsockaddr））<0）
{
printf（"binderror!
"）;
exit（-1）;
}
/*4、设置监听允许连接的最大客户端数*/
if（listen（sockfd,5）<0）
{
printf（"listenerror!
"）;
exit（-1）;
}
while
（1）
{
/*5、服务器阻塞,直到客户程序建立连接*/
sin_size=sizeof（structsockaddr_in）;
if（（new_fd=accept（sockfd,（structsockaddr*）（&client_addr）,&sin_size））<0）
{
printf（"accepterror!
"）;
exit（-1）;
}
//连接成功后打印客户端IP
if（fork==0）{//fork（），创建子进程，多个进程不需等候
fprintf（stderr,"servergetconnectionfrom%s\n",inet_ntoa（client_addr.sin_addr））;
//6、read（）函数读取客户端发送的消息
nbytes=read（new_fd,buffer,1024）;
buffer[nbytes]='\0';
printf（"Serverreceived%s\n",buffer）;
/*这个通讯已经结束*/
close（new_fd）;
}
elseclose（new_fd）;//结束父进程
/*循环下一个*/
}
/*结束通讯*/
return0;
}
******************************/
2、编写客户端代码tcp_client.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineportnumber3333
intmain（intargc,char*argv[]）
{
intsockfd;
charbuffer[1024];
structsockaddr_inserver_addr;
structhostent*host;
/*1、客户程序开始建立sockfd描述符*/
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==-1）//AF_INET:
Internet;SOCK_STREAM:
TCP
{
fprintf（stderr,"SocketError:
%s\a\n",strerror（errno））;
exit
（1）;
}
/*2、客户程序填充服务端的资料*/
bzero（&server_addr,sizeof（server_addr））;//初始化,置0
server_addr.sin_family=AF_INET;//IPV4
server_addr.sin_port=htons（portnumber）;//（将本机器上的short数据转化为网络上的short数据）端口号
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl（INADDR_ANY）;
/*3、connect函数，客户程序发起连接请求*/
if（（connect（sockfd,&server_addr,sizeof（server_addr））<0）
{
printf（“conneterror!
”）;
exit（-1）;
}z
/*连接成功了*/
printf（"Pleaseinputchar:
\n"）;
/*等待终端输入数据*/
fgets（buffer,1024,stdin）;
//4、write函数发送buffer数据
write（sockfd,buffer,strlen（buffer））;
/*结束通讯*/
close（sockfd）;
exit（0）;
}
/******************完整程序**************************
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include//inet_ntoa（）
#include//read（）,close（）
#defineportnumber3333
intmain（intargc,char*argv[]）
{
intsockfd;
charbuffer[1024];
structsockaddr_inserver_addr;
structhostent*host;
/*1、客户程序开始建立sockfd描述符*/
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==-1）
//AF_INET:
Internet;SOCK_STREAM:
TCP
{
fprintf（stderr,"SocketError:
%s\a\n",strerror（errno））;
exit
（1）;
}
/*2、客户程序填充服务端的资料*/
bzero（&server_addr,sizeof（server_addr））;//初始化,置0
server_addr.sin_family=AF_INET;//IPV4
server_addr.sin_port=htons（portnumber）;
//（将本机器上的short数据转化为网络上的short数据）端口号
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl（INADDR_ANY）;
/*3、connect函数，客户程序发起连接请求*/
if（connect（sockfd,（structsockaddr*）（&server_addr）,sizeof（server_addr））<0）{
printf（"conneterror!
"）;
exit（-1）;
}
/*连接成功了*/
printf（"Pleaseinputchar:
\n"）;
/*等待终端输入数据*/
fgets（buffer,1024,stdin）;
//4、write函数发送buffer数据
write（sockfd,buffer,strlen（buffer））;
/*结束通讯*/
close（sockfd）;
exit（0）;
return0;
}
************************************************/
3、编译并运行应用程序
先运行服务器程序tcp_server，然后在另一个终端中运行客户端程序tcp_client。
从运行情况可以看出，在没有客户端连接上来时服务器程序阻塞在accept函数上，等待连接，当有客户端程序连接上来时，阻塞在read函数上，等待读取消息。
客户端发送一条消息后结束，服务器读取消息并打印出来，继续等待新的连接
●上机报告要求：
上面的TCP服务器每次只能处理一次客户端请求，尝试将他改写成并发TCP服务器，即可以处理多个客户端请求，测试成功后将代码写入实验报告。
/***********************************************************
#include
intscoket（intdomain,inttype,intprotocol）
socket函数对应于普通文件的打开操作。
普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket（）用于创建一个socket描述符（socketdescriptor），它唯一标识一个socket。
这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。
正如可以给fopen的传入不同参数值，以打开不同的文件。
创建socket的时候，也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符，socket函数的三个参数分别为：
domain：
即协议域，又称为协议族（family）。
常用的协议族有，
AF_INET（IPv4英特网域）、
AF_INET6（IPv6英特网域）、
AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、
AF_ROUTE等等。
协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
type：
指定socket类型。
常用的socket类型有，
SOCK_STREAM（流式套接字TCP）、
SOCK_DGRAM（数据报套接字UDP）、
SOCK_RAW、
SOCK_PACKET、
SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？
）。
protocol：
故名思意，就是指定协议。
（按给定的域和套接字类型选择默认协议，通常为0）常用的协议有，
IPPROTO_TCP、
IPPTOTO_UDP、
IPPROTO_SCTP、
IPPROTO_TIPC等，
它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议
当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（addressfamily，AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。
如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind（）函数，否则就当调用connect（）、listen（）时系统会自动随机分配一个端口。
字节序转换
不同类型的CPU对变量的字节存储顺序可能不同：
有的系统是大端字节序，即高位在低地址，即低位在高地址，而有的系统如x86是小端字节序，即低位在低地址，高位在高地址，而网络传输的数据顺序是一定要统一的，所有当内部字节存储顺序和网络字节序（大端字节序）不同时，就一定要进行转换
unsignedlonghtonl（unsignedlonghostlong）;
unsignedshorthtons（unsignedshorthostshort）;
unsignedlongntohl（unsignedlongnetlong）;
unsignedshortntohs（unsignedshortnetshort）;
htonl（）函数是将32位无符号长整形数据从主机字节序转换为网络字节序
返回值：
htonl（）返回一个网络字节顺序的值。
htons（）函数是将16位无符号短整形数据从主机字节序转换为网络字节序
返回值：
htons（）返回一个网络字节顺序的值。
htonl（）/htons（）函数是将32/16位整形数据从网络字节序转换为主机字节序
通用地址格式
structsockaddr{
unsignedshortsa_family; /*地址族,AF_xxx*/
charsa_data[14]; /*14字节的协议地址*/
};
sa_family:
协议族，采用“AF_xxx”形式，如AF_INET（IP协议族）（domain）
sa_data:
1包含了一些远程电脑的地址、端口和套接字的数目，它里面的数据是夹杂在一起的
structsockaddr_in{
shortintsin_family;/*地址族*/
unsignedshortintsin_port;/*端口号*/
structin_addrsin_addr;/*Internet地址*/
unsignedcharsin_zero[8];/*与structsockaddr一样的长度*/
};
IP地址通常由数字加点（192.168.0.1）的形式表示，而structin_addr中使用的IP地址是由32位的整数表示的，为了转换我们可以使用下面两个函数：
in_addr_tinet_addr（constchar*strptr）;
将一个点分十进制的IP转换成一个长整数型数（u_long类型）
char*inet_ntoa（structin_addrin）
函数里面a代表ascii，n代表network
inet_aton是将a.b.c.d形式的IP转换为32位的IP，存储在inp指针里面，
inet_ntoa是将32位IP转换为a.b.c.d的格式
structin_addr{
unsignedlongs_addr;
};
#include
intbind（intsockfd,conststructsockaddr*addr,socklen_taddrlen）;
函数的三个参数分别为：
sockfd：
即socket描述字，它是通过socket（）函数创建了，唯一标识一个socket。
bind（）函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
addr：
一个const struct sockaddr*指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。
这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同。
addrlen：
对应的是地址的长度。
（通常设为scokaddr结构的长度）
返回值：
成功返回0，否则返回-1
如果作为一个服务器，在调用socket（）、bind（）之后就会调用listen（）来监听这个socket，如果客户端这时调用connect（）发出连接请求，服务器端就会接收到这个请求。
#include
intconnect（intsockfd,conststructsockaddr*addr,socklen_taddrlen）;
sockfd：
为客户端的socket描述字，
addr：
为服务器的socket地址（为指向sockaddr结构的指针），
addrlen：
为socket地址的长度。
客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。
返回值：
0成功，-1错误
#include
intlisten（intsockfd,intbacklog）;
sockfd,：
为要监听的socket描述字，
backlog：
为相应socket可以排队的最大连接个数。
（系统默认值为20，0表示无限制）
socket（）函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。
返回值：
0成功，-1失败
intaccept（intsockfd,structsockaddr*addr,socklen_t*addrlen）;
sockfd：
为（被监听的）服务器的socket描述字，
addr：
为指向struct sockaddr*的指针（指向sockaddr_in结构的指针，存放提出连接请求服务的主机IP和端口号信息），用于返回客户端的协议地址，
addrlen：
为协议地址的长度。
返回值：
成功，返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，进程可以通过这个新的描述符同客户进程传输数据。
失败返回-1。
#include
ssize_tread（intfd,void*b
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