TCP编程

1 TCP介绍、编程流程

1、面向连接的流式协议;可靠、出错重传、且每收到一个数据都要给出相应的确认
2、通信之前需要建立链接
3、服务器被动链接，客户端是主动链接

在这里插入图片描述

2 TCP C/S架构

在这里插入图片描述

3 TCP客户端编程流程

socket 创建套接字
connect 连接服务器
send 发送请求
recv 接收应答
close

1. 创建TCP套接字

socket创建的套接字：没有端口、主动连接别人

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

注：TCP是SOCK_STREAM， UDP为SOCK_DGRAM

2. connect连接服务器

如果sockfd没有被bind绑定，第一次调用connect系统自动分配随机端口，后续使用该端口

int connect(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len)
/*
socket: 套接字
address: 连接的服务器地址结构
address_len: 地址结构长度
*/

注：如果客户端和服务器通信，必须使用connect事先建立连接

3. send发送请求

ssize_t send(int socket, const void *buffer, size_t length, int flags)
/*
socket: 客户端套接字
buffer：发送的消息
length：消息长度
flags： 0

返回值：
	成功：返回发送的字节数
	失败：返回-1
*/

4 recv接收应答（默认带阻塞）

ssize_t recv(int socket, void *buffer, size_t length, int flags);
/*
socket: 客户端套接字
buffer: 接收的消息
length：能接收的最大长度
flags：0

返回值：
	成功：成功接收的字节数
	失败：-1
*/

5 close

#include <unistd.h>

int close(int fildes);

6 客户端编程流程代码

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
	//创建tcp套接字 SOCK_STREAN
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	
	//connect连接服务器（知道服务器地址信息）
	struct sockaddr_in ser_addr;
	bzero(&ser_addr, sizeof(ser_addr));
	ser_addr.sin_family = AF_INET;
	ser_addr.sin_port = htons(8000);
	ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("10.9.21.211");
	connect(sockfd, (struct sockaddr *)&ser_addr, sizeof(ser_addr));

	//客户端发送请求
	send(sockfd, "hello tcp", strlen("hello tcp"), 0 );
	
	//客户端接收服务器的应答
	unsigned char buf[1500] = "";
	int len = recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
	printf("服务器的应答：%s\n", buf);
	
	//关闭套接字
	close(sockfd);
	
	return 0;
}

4 TCP服务端编程流程

socket 创建套接字
bind 绑定固定的port、ip地址信息
listen 监听套接字创建连接队列
accept
send 发送请求
recv 接收应答
close

1. 创建TCP套接字

socket创建的套接字

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

注：TCP是SOCK_STREAM， UDP为SOCK_DGRAM

2. bind 给服务器绑定固定的port、IP地址信息

struct sockaddr_in my_addr;
bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)):
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons(8000);
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(my_addr)):

3. listen 监听并创建队列

listen监听：等待客户端的连接到来，经过三次握手（底层自动），将客户端放入入连接队列

#include <sys/socket.h>

int listen(int socket, int backlog);

/*
功能：
	1. 将监听套接字由主动变被动
	2. 为该套接字创建连接队列

参数：
	socket：变被动的套接字
	backlog：连接队列的大小

返回值：
	成功：0
	失败：-1
*/

4. accept 提取客户端的连接（阻塞）

#include <sys/socket.h>

int accept(int sockfd,struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);

/*
功能：
	从已连接队列中取出一个已经建立的连接，如果没有任何连接可用，则进入睡眠等待(阻塞)

参数：
	sockfd： socket监听套接字
	cliaddr: 用于存放客户端套接字地址结构
	addrlen：套接字地址结构体长度的地址

返回值：
	已连接套接字
*/

注：返回的是一个已连接套接字，服务器只能通过已连接套接字和客户端进行数据通信
在这里插入图片描述

5. send 发送消息到客户端

ssize_t send(int socket, const void *buffer, size_t length, int flags)
/*
socket: 客户端套接字
buffer：发送的消息
length：消息长度
flags： 0

返回值：
	成功：返回发送的字节数
	失败：返回-1
*/

注：如果ssize_t>0，表示发送成功（实际发送的字节数）
　　如果ssize_t为-1，表示发送是失败
　　tcp不允许send发送0长度报文（服务端接收0长度报文则为客户端断开连接）
　　udp允许sendto发送0长度报文

6. recv 接收客户端的消息

ssize_t recv(int socket, void *buffer, size_t length, int flags);
/*
socket: 客户端套接字
buffer: 接收的消息
length：能接收的最大长度
flags：0

返回值：
	成功：成功接收的字节数
	失败：-1
*/

注：如果ssize_t为0，表示客户端已经断开连接
　　如果ssize_t>0，表示recv收到的实际字节数
　　如果ssize_t为-1，表示recv读取数据出错

7. close关闭所有套接字

#include <unistd.h>

int close(套接字);

注：close后会导致对方recv收到0长度报文

8. TCP服务端编程流程代码

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h> //socket
#include <netinet/in.h> //struct sockaddr_in
#include <string.h>     //memset
#include <arpa/inet.h>  //htos
#include <unistd.h>     //close

int main()
{
    //创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if(sockfd < 0)
	{
		perror("cockt");
		return 0;
	}
    
    //bind绑定固定的port、ip地址信息
    struct sockaddr_in my_addr;
    bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));
    my_addr.sin_family = AF_INET;
    my_addr.sin_port = htons(9000);
    my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(my_addr));
	if(ret == -1)
	{
		perror("bind");
		return 0;
	}
	//监听套接字 创捷连接队列
	ret = listen(sockfd, 10);
	if(ret == -1)
	{
		perror("listen");
		return 0;
	}
	
	//提取客户端的连接
	while(1)
	{
		//一次只能提取一个客户端
		struct sockaddr_in cli_addr;
		socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
		int cfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &cli_len);
		if(cfd < 0 ) //提取失败
		{
			perrer("accept\n");
			break;
		}
		else
		{
			char ip[16] = "";
			unsigned short port = 0;
			inet_ntop(AF_INET, &cli_addr.sin_addr.s_addr, ip, 16);
			port = ntohs(cli_addr.sin_port);
			//打印客户端的信息
			printf("客户端：%s %d connected\n", ip, port);
			
			while(1)
			{
				//获取客户端的请求
				unsigned char buf[1500] = "";
				int len = recv(cfd, buf, sizeof(buf), 0);
				if(len == 0) //客户端已经关闭
				{
					//关闭与客户端连接的套接字
					close(cfd);
					break;
				}
			
				//应答客户端
				send(cfd, buf, len, 0);
			}
		}	
	}
	
	//关闭监听套接字
	close(sockfd);
	return 0;
}