102.套接字-Socket网络编程4（TCP通信流程）

目录

TCP编程流程

 套接字函数

1.创建套接字

2.绑定地址

3.监听连接请求

4.接受连接

5. 连接到服务器

6. 发送数据

7. 接收数据

8.关闭套接字

服务器端通信流程 

示例代码

客户端通信流程

代码示例

TCP编程流程

TCP是一个面向连接的，安全的，流式传输协议，这个协议是一个传输层协议。

  • 面向连接：是一个双向连接，通过三次握手完成，断开连接需要通过四次挥手完成。
  • 安全：tcp通信过程中，会对发送的每一数据包都会进行校验, 如果发现数据丢失, 会自动重传
  • 流式传输：发送端和接收端处理数据的速度，数据的量都可以不一致。

TCP 的服务器端和客户端编程流程如下： 

 套接字函数

        套接字编程中，常用的套接字函数通常涵盖套接字的创建、绑定、监听、连接、发送、接收、关闭等操作。以下是一些常用的套接字函数，这些函数通常在C语言的<sys/socket.h>头文件中声明：

1.创建套接字

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

  • 参数：

    • domain：使用的地址协议族，如 AF_INET、AF_INET6分别表示IPv4、IPv6格式。
    • type：套接字类型，如 SOCK_STREAM(流式传输协议)表示TCP套接字，SOCK_DGRAM(报式传输协议)表示UDP套接字。
    • protocol：通常为0，表示自动选择协议。

  • 返回值：

    • 成功：返回新创建套接字的文件描述符。
    • 失败：返回-1，并设置 errno。

2.绑定地址

// 将文件描述符和本地的IP与端口进行绑定   
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

  • 参数：

    • sockfd：套接字的文件描述符，通过socket调用得到的返回值。
    • addr：包含要绑定的IP地址和端口号的结构体。
    • addrlen：addr 结构体的大小，sizeof(addr)。

  • 返回值：

    • 成功：0，失败：返回-1。

3.监听连接请求

// 给监听的套接字设置监听
int listen(int sockfd, int backlog);

  • 参数：

    • sockfd：套接字的文件描述符，通过socket调用得到的返回值。
    • backlog：在进入队列中等待接受的最大连接数，最大值为128。

  • 返回值：

    • 成功：0，失败：返回-1。

4.接受连接

// 等待并接受客户端的连接请求, 建立新的连接, 会得到一个新的文件描述符(通信的)		
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

  • 参数：

    • sockfd：套接字的文件描述符。
    • addr：用于存储客户端地址信息的结构体。
    • addrlen：addr 结构体的大小。

  • 返回值：

    • 函数调用成功，得到一个文件描述符, 用于和建立连接的这个客户端通信，调用失败返回 -1。

这个函数是一个阻塞函数，当没有新的客户端连接请求的时候，该函数阻塞；当检测到有新的客户端连接请求时，阻塞解除，新连接就建立了，得到的返回值也是一个文件描述符，基于这个文件描述符就可以和客户端通信了。

5. 连接到服务器

// 成功连接服务器之后, 客户端会自动随机绑定一个端口
// 服务器端调用accept()的函数, 第二个参数存储的就是客户端的IP和端口信息
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

  • 参数：

    • sockfd：套接字的文件描述符，通过socket调用得到的返回值。
    • addr：用于存储客户端地址信息的结构体，这个IP和端口也需要转换为大端然后再赋值。
    • addrlen：addr 结构体的大小。

  • 返回值：

    • 连接成功返回0，连接失败返回-1

6. 发送数据

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

  • 参数：

    • sockfd：套接字的文件描述符。
    • buf：包含要发送数据的缓冲区。
    • len：要发送的数据的长度。
    • flags：发送标志，通常为0。

  • 返回值：

    • 成功：返回发送的字节数。
    • 失败：返回-1。

7. 接收数据

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

  • 参数：

    • sockfd：套接字的文件描述符。
    • buf：用于接收数据的缓冲区。
    • len：要接收的数据的长度。
    • flags：接收标志，通常为0。

  • 返回值：

    • 成功：返回接收的字节数。
    • 失败：返回-1。

8.关闭套接字

int close(int sockfd);

  • 参数：

    • sockfd：套接字的文件描述符。

  • 返回值：

    • 成功：0，失败：返回-1。

服务器端通信流程 

1.创建套接字： 使用 socket 函数创建一个套接字，指定协议族（通常是 AF_INET 表示IPv4）、套接字类型（SOCK_STREAM 表示TCP流套接字）、协议（通常为0，表示自动选择协议）。

int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

2.绑定地址： 使用 bind 函数将套接字与特定的IP地址和端口号绑定。

struct sockaddr_in server_address;
server_address.sin_family = AF_INET;
server_address.sin_port = htons(8888);
server_address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_address, sizeof(server_address));

3.监听连接请求： 使用 listen 函数开始监听连接请求。

listen(server_socket, 5);  // 允许最多5个连接请求排队

4.接受连接： 使用 accept 函数接受客户端的连接请求，该函数会阻塞程序直到有客户端连接进来。

int client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);

5.进行数据交互： 使用 send 和 recv 函数进行数据的发送和接收。

char buffer[1024];
recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);
send(client_socket, "Hello from server", strlen("Hello from server"), 0);

6.关闭套接字： 使用 close 函数关闭服务端的套接字。

close(server_socket);

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main()
{
    // 1.创建监听的套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (fd == -1)
    {
        perror("socket");
        return -1;
    }

    // 2.绑定本地的IP port
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(9999);
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // INADD_ANY自动读取本地的ip地址
    int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
    if (ret == -1)
    {
        perror("bind");
        return -1;
    }

    // 3.设置监听
    ret = listen(fd, 128);
    if (ret == -1)
    {
        perror("listen");
        return -1;
    }

    // 4.阻塞并等待客户端的连接
    struct sockaddr_in caddr;
    int addrlen = sizeof(caddr);
    int cfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&caddr, &addrlen);
    if (cfd == -1)
    {
        perror("accept");
        return -1;
    }

    // 连接建立成功，打印客户端的ip和端口信息
    char ip[32];
    printf("客户端的ip:%s,端口:%d\n", inet_ntop(AF_INET, &caddr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)), ntohs(caddr.sin_port));

    // 5.通信
    while (1)
    { // 接受数据
        char buff[1024];
        int len = recv(cfd, buff, sizeof(buff), 0);
        if (len > 0)
        {
            printf("client say:%s\n", buff);
            send(cfd, buff, len, 0);
        }
        else if (len == 0)
        {
            printf("客户端已经断开了连接...\n");
            break;
        }
        else
        {
            perror("recv");
            break;
        }
    }
    
    close(fd);
    return 0;
}

客户端通信流程

1.创建套接字： 使用 socket 函数创建一个套接字。

int client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

2.设置服务器地址： 设置服务器的地址信息，包括协议族、IP地址和端口号。

struct sockaddr_in server_address;
server_address.sin_family = AF_INET;
server_address.sin_port = htons(8888);
server_address.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

3.连接服务器： 使用 connect 函数连接到服务器。

connect(client_socket, (struct sockaddr *)&server_address, sizeof(server_address));

4.进行数据交互： 使用 send 和 recv 函数进行数据的发送和接收。

char buffer[1024];
send(client_socket, "Hello from client", strlen("Hello from client"), 0);
recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);

5.关闭套接字： 使用 close 函数关闭客户端的套接字。

close(client_socket);

代码示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main()
{
    // 1.创建通信的套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (fd == -1)
    {
        perror("socket");
        return -1;
    }

    // 2.连接服务器的IP port
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(9999);
    inet_pton(AF_INET, "192.168.3.128", &saddr.sin_addr.s_addr);
    int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
    if (ret == -1)
    {
        perror("connect");
        return -1;
    }

    int number = 0;
    // 3.通信
    while (1)
    { // 发送数据
        char buff[1024];
        sprintf(buff, "你好,hello,world,%d...\n", number++);
        send(fd, buff, sizeof(buff), 0);

        // 接收数据
        memset(buff, 0, sizeof(buff));
        int len = recv(fd, buff, sizeof(buff), 0);
        if (len > 0)
        {
            printf("server say:%s\n", buff);
        }
        else if (len == 0)
        {
            printf("服务器端已经断开了连接...\n");
            break;
        }
        else
        {
            perror("recv");
            break;
        }
        sleep(1);
    }

    // 关闭文件描述符
    close(fd);

    return 0;
}

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