Linux TCP协议的基础编程模型

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Linux TCP协议的基础编程模型

一、TCP协议的基础编程模型

TCP是面向连接的通信协议，采用客户机-服务器模式。套接字的全部工作流程如下所述：

1．服务器启动进程，调用Socket创建一个基于TCP协议的流套接字描述符。

2．其次，服务进程调用bind命名套接字，将套接字描述符绑定到本地地址和本地端口上，至此Socket的半相关描述---{协议，本地地址，本地端口}---完成。

3．再次，服务器端调用listen，开始侦听客户端的Socket连接请求。

4．接下来，客户端创建套接字描述符，并且调用connect向服务端提交连接请求。服务器端接收到客户端连接请求后，调用accept接受，并创建一个新的套接字描述符与客户端建立连接，然后原套接字描述符继续侦听客户端的连接请求。

5．客户端与服务器端的新套接字进行数据传送，调用write或send向对方发送数据，调用read或recv接收数据。

6．在数据交流完毕后，双方调用close或者shutdown半闭套接字。

二、UNIX基于TCP的通信相关函数

1．Socket的创建---系统调用Socket

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

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

返回值：成功返回创建的套接字描述符，否则返回-1并置errno。

说明：函数socket创建一个Socket描述符。

domain 指定发送通信的域，即套接字的协议族。有AF_UNIX(本地主机通信)和AF_INET(Internet地址IPV4协议)。

type 指定通信类型，有SOCK_STREAM，SOCK_DGRAM和SOCK_RAW。

Protocol指定了该套接字描述符上的一个特殊的协议书，比如TCP、UDP等，一般设置为0。

2．Socket的命名---系统调用bind

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

int bind(int s, const struct sockaddr *name, int namelen);

返回值：成功返回0，否则返回-1并置errno。

函数bind命名一个套接字，它为该套接字描述符分配一个半相关属性。

s 调用socket创建的套接字。

指针name指向通用套接字的协议地址结构，包括协议、地址和端口信息等。

namelen 指定该协议地址结构长度，一般定义为sizeof(sockaddr_in)。

关于套接字地址属性结构：

struct sockaddr{

u_short sa_family; /* 协议族 */

char sa_data[14]; /* 最多14字节的协议地址 */

};

不同的协议有不同的地址描述方式，为了便于编码处理，每种协议族都定义了自己的套接字地址属性结构，比如协议族AF_INET使用结构sockaddr_in描述套接字地址信息，该结构定义在头文件<netinet/in.h>中。

struct sockaddr_in{

short sin_family; /* 16位的地址协议族（AF_INET）*/

u_short sin_port; /* 16位的端口地址 */

struct in_addr sin_addr; /* 32位的IP地址 */

char sin_zero[8]; /* 预留 */

};

struct in_addr{

u_long s_addr;

};

预留成员作用是使结构sockaddr_in与结构sockaddr的长度相同。

IP地址转换---完成IP地址的字符串格式与32位4字节整型之间的转换。

unsigned long inet_addr(char *ptr);

int inet_aton(char *ptr, stuct in_addr *addrptr);

char *inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

字节顺序转换---实现主机字节顺序与网络字节顺序之间转换

#include<sys/types.h>

#include<netinet/in.h>

u_short htons(u_short hostshort); /*将16位整数由主机字节顺序转换成网络字节顺序*/

u_long htonl(u_long hostlong); /*将32位整数由主机字节顺序转换成网络字节顺序*/ u_short ntohs(u_short netshort); /*将16位整数由网络字节顺序转换成主机字节顺序*/

u_long ntohl(u_long netlong); /*将32位整数由网络字节顺序转换成主机字节顺序*/

例：命名套接字描述符s的协议为AF_INET，地址为“127.0.0.1”，端口号为1000。

struct sockaddr_in sockaddr1; /*申请地址结构空间*/

memset(&sockaddr1, 0 , sizeof(sockaddr1)); /*清空空间*/

sockaddr1.sin_family = AF_INET;

sockaddr1.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”); /*IP地址转换为整型赋值*/

sockaddr1.sin_port = htons(1000); /*端口号主机字节顺序转换为网络字节顺序*/

如需系统自动指定套接字的IP地址，则

sockaddr1.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*自动分配地址*/

3．Socket的侦听---系统调用listen

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

int listen(int s, int backlog);

返回值：成功返回0，否则返回-1并置errno。

TCP服务器端必须调用listen函数才能使套接字进入侦听状态。

s 调用socket创建、bind命名的套接字。

backlog 确定套接字s接收的最大数目，如果到达最大的连接数，服务器端将向客户端发出ECONNRERUSED错误。

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