网络编程之TCP编程 - 实践

基于  C/S ：客户端（client）/服务器端（server）

1.流程

       

2.  函数接口

所有函数所需头文件：

#include  #include

系统定义好了用来存储网络信息的结构体

ipv4通信使用的结构体：struct sockaddr_in

我们只需要直接定义结构体变量即可

2.1 创建套接字socket()

int socket(int domain, int type, int protocol);功能：创建套接字参数：    domain：协议族     AF_UNIX, AF_LOCAL  本地通信     AF_INET            ipv4     AF_INET6            ipv6   type：套接字类型     SOCK_STREAM:流式套接字     SOCK_DGRAM：数据报套接字      SOCK_RAW：原始套接字   protocol：协议  一般填0 自动匹配底层      根据type系统默认自动帮助匹配对应协议     传输层：IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_ICMP     网络层：htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL)   返回值：    成功 文件描述符-- > sockfd (用于连接)    失败 -1，更新errno

 注意：TCP服务器端有两类文件描述符 ！！！
        一类用于连接的文件描述符(sockfd-->socket函数返回值)　只有一个
        一类用于通信的文件描述符(acceptfd-->accept函数返回值)　可以多个

2.2绑定套接字bind()

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);功能：绑定参数：    socket：套接字    addr：用于通信结构体 (提供的是通用结构体，需要根据选择通信方式，填充对应结构体-通信当时socket第一个参数确定)       addrlen：结构体大小   返回值：成功 0   失败-1,更新errno

由于系统定义好的记录网络信息的结构体是struct sockaddr_in类型，因此，bind第二个参数使用时结构体变量地址的时候要强制类型转换

2.3监听listen()

int listen(int sockfd, int backlog);功能:监听，将主动套接字变为被动套接字参数： sockfd：套接字 backlog：（目前已无具体作用，写个正数即可）    同时响应客户端请求链接的最大个数，不能写0.    不同平台可同时链接的数不同，一般写6-8个    (队列1：保存正在连接)    (队列2，连接上的客户端) 返回值：成功 0   失败-1,更新errno

注意：listen作用：主动套接字变为被动套接字！！！

2.4接收客户端连接请求 accept()

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);accept(sockfd,NULL,NULL);功能：阻塞函数，阻塞等待客户端的连接请求，如果有客户端连接，则accept()函数返回，返回一个用于通信的套接字文件描述符;参数：   Sockfd ：套接字   addr： 链接客户端的ip和端口号      如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;   addrlen：结构体的大小     如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;返回值：      成功：文件描述符; //用于通信		失败：-1，更新errno

2.5接受消息recv()

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);功能: 接收数据 参数：     sockfd： acceptfd ;    buf  存放位置    len  大小    flags  一般填0，相当于read()函数    MSG_DONTWAIT  非阻塞返回值：    0   成功接收的字节个数

2.6发送消息send()

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);功能：发送数据参数：    sockfd:socket函数的返回值    buf：发送内容存放的地址    len：发送内存的长度    flags：如果填0，相当于write();

2.7连接服务器connect()

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);功能：用于连接服务器；参数：     sockfd：socket函数的返回值     addr：填充的结构体是服务器端的；     addrlen：结构体的大小返回值       -1 失败，更新errno      正确 0

2.8 关闭套接字 close()

即关闭套接字文件

close(文件描述符)；

3.服务器端

 按照流程：

（1）创建流式套接字socket()

     

（2）指定网络信息

 （3）绑定套接字bind()

(4) 监听listen(）

(5) 等待客户连接信息accept()

 注意：

在服务器端使用客户的网络信息时：

（6）收发消息 send() recv()

(7) 关闭套接字

源代码：

#include #include #include #include #include #include #include #include #include  //  $$ 服务器端　$$　　 int main(int argc, char const *argv[]){    /*创建流式套接字*/    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (sockfd AF_INET)、IP地址、端口号等*/     // 服务器的网络信息通过一个系统定义好的结构体来描述    struct sockaddr_in saddr;                     // 定义一个结构体变量    saddr.sin_family = AF_INET;                   // 确定协议族-->IPv4    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));        // 确定使用的端口号    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); // 确定服务器IP地址     /*绑定套接字*/     int t1 = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));    if (t1 相当于read(acceptfd,buf,128)            if (ret < 0)            {                perror("recv err");                return -1;            }            else if (ret == 0)            {                printf("客户退出\n");                break;            }            else            {                printf("%s 接收成功\n", buf);                memset(buf, 0, sizeof(buf));            }        }        close(acceptfd);    }    /* 关闭套接字 */     close(sockfd);     return 0;}

4.客户端

按照流程：

（1）创建流式套接字socket()

（2）指定服务器网络信息

（3）连接服务器connect()

（4）发送接受消息 send()  recv()

（5）关闭套接字

源代码：

#include #include #include #include #include #include #include #include #include //  $$ 客户端　$$　　 int main(int argc, char const *argv[]){    /*创建流式套接字*/    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (sockfd 相当于write(sockfd,buf,sizeof(buf))    }     /* 关闭套接字 */    close(sockfd);     return 0;}

5.TCP粘包问题

tcp粘包

tcp拆包

6.三次握手四次挥手

三次握手建立连接

第一次握手：客户通过调用connect进行主动打开(active open)。这引起客户TCP发送一个SYN（表示同步）分节（SYN=J），它告诉服务器客户将在连接中发送数据的初始序列号。并进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认。

第二次握手：服务器必须确认客户的SYN，同时自己也得发送一个SYN分节，它含有服务器将在同一连接中发送的数据的初始序列号。服务器以单个字节向客户发送SYN和对客户SYN的ACK（表示确认），此时服务器进入SYN_RECV状态。

第三次握手：客户收到服务器的SYN+ACK。向服务器发送确认分节，此分节发送完毕，客户服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

面试题：

• 描述一下三次握手。
• tcp的连接过程。三次握手
• tcp在连接的过程中有哪些状态的切换？
• tcp的三次握手发生在哪两个函数之前？connectaccept
• 为什么一定是三次握手，不能是两次握手？

主要是为了防止已经失效的连接请求报文突然又传送到了服务器，从而导致不必要的错误和资源的浪费。

两次握手只能保证单向连接是畅通的。因为TCP是一个双向传输协议，只有经过第三次握手，才能确保双向都可以接收到对方的发送的数据。

四次挥手释放连接

第一次挥手：某个应用进程首先调用close，我们称这一端执行主动关闭。这一端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。

第二次挥手：接收到FIN的另一端执行被动关闭（passive close）。这个FIN由TCP确认。它的接收也作为文件结束符传递给接收端应用进程（放在已排队等候应用进程接收到任何其他数据之后）

第三次挥手：一段时间后，接收到文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接口。这导致它的TCP也发送一个FIN。

第四次挥手：接收到这个FIN的原发送端TCP对它进行确认。

面试题

• 描述四次挥手
• 第二次挥手与第三次挥手之间有一段时间间隔是为什么？

用于被动关闭方进行剩余数据的数据传输

• 第四次挥手之后主动断开方会等待一段时间再关闭，这个等待的时间是多少？为什么要等待？

等待时间为2MSL，1MSL是报文在系统内的最大存活时间，等待2MSL的时间是为了确保ACK包成功到达被动断开方

在第一个MSL时间内，是被动断开方等待主动断开方ACK报文，若没有在1msl的时间内收到，会超时重传FIN报文，主动断开方在剩余的1MSL时间，接收到被动断开方发送的新的FIN