第8章嵌入式Linux網(wǎng)絡應用開發(fā)理解TCP/IP的基礎知識學會利用套接字函數(shù)進行網(wǎng)絡編程的方法學會編寫簡單的客戶機/服務器系統(tǒng)應用程序學習目標網(wǎng)絡基礎知識等基于socket的網(wǎng)絡編程學習內容定義：是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡管理軟件及網(wǎng)絡通信協(xié)議的管理和協(xié)調下，實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡組成：計算機、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、傳輸介質以及相應的應用軟件四部分TCP/IP協(xié)議族是目前最流行的網(wǎng)絡協(xié)議，作為互聯(lián)網(wǎng)的基礎協(xié)議，沒有它就根本不可能上網(wǎng)，任何和互聯(lián)網(wǎng)有關的操作都離不開TCP/IP協(xié)議。包括：ARP、IP、ICMP、TCP、UDP協(xié)議TCP、UPD協(xié)議1.TCP面向連接、可靠的、基于字節(jié)流的通信協(xié)議，提供計算機間可靠無差錯的數(shù)據(jù)傳輸2.UDP面向無連接的通信協(xié)議，提供簡單不保證可靠信息傳送服務IP協(xié)議是一個數(shù)據(jù)包協(xié)議，主要負責在主機之間為數(shù)據(jù)包進行尋址和路由，是無連接的協(xié)議，交換數(shù)據(jù)前不建立連接協(xié)議選擇1.TCP比UDP數(shù)據(jù)的可靠性要求高2.TCP協(xié)議采用三次握手手段保證數(shù)據(jù)可靠性，有較大延遲，實時性比UDP差3.TCP的網(wǎng)絡可靠性比UDP高，網(wǎng)絡狀況不是很好的情況下選擇TCP，反之UDP端口1.用于表示正在計算機上運行的進程（程序）2.端口號是一個整數(shù)，取值范圍為0~65535，其中0~1023作為保留端口號，用于一些網(wǎng)絡系統(tǒng)服務和應用，普通應用程序使用1024以后的端口號IP地址網(wǎng)絡上每臺計算機必須有一個唯一的IP地址作為標識，網(wǎng)絡中的計算機通過IP地址能找到要傳送數(shù)據(jù)的主機客戶機和服務器1.運行服務端程序的計算機稱為服務器，運行客戶端程序的計算機稱為客戶機；2.通信時，先啟動服務端程序，然后等待客戶機程序運行并項服務器發(fā)起連接定義：是一種常用的進程間通信機制，能實現(xiàn)本地機器上的、網(wǎng)絡不同機器間的進程通信，Linux中的網(wǎng)絡編程通過Socket(套接字)接口實現(xiàn)，Socket是一種文件描述符。組成：一個完整的套接字的描述是{協(xié)議、本地地址、本地端口、遠程地址、遠程端口}類型：SOCK_STREAM（流式），使用TCP協(xié)議，提供可靠面向連接的通信流SOCK_DGRAM（數(shù)據(jù)報），使用UDP協(xié)議，提供無連接傳輸服務原始socket，允許對底層協(xié)議如IP和ICMP進行訪問，主要用于協(xié)議開發(fā)Socket概述基本函數(shù)：socket()：建立一個socket（套接字）連接bind()：用于TCP連接，將本地IP地址綁定到端口號listen()：IP與套接字綁定后，需要準備在套接字上接收新的連接請求，調用listen()創(chuàng)建一個等待隊列，存放未處理的客戶端連接請求accept()：等待并接收客戶端的連接請求，通常從隊列中取第一個未處理的連接請求connetc()：用于客戶端與服務器端建立連接send()和recv()：發(fā)送、接收數(shù)據(jù)sendto()和recvfrom()：發(fā)送、接收數(shù)據(jù)Socket網(wǎng)絡編程使用TCP協(xié)議的socket編程流程使用UDP協(xié)議的socket編程流程socket()函數(shù)—建立網(wǎng)絡套接字，返回套接字描述符需要頭文件#include<sys/socket.h>函數(shù)原型intsocket(intfamily,inttype,intprotocol)函數(shù)說明family：協(xié)議族AF_INET：IPv4協(xié)議AF_INET6：IPv6協(xié)議AF_LOCAL：UNIX域協(xié)議AF_ROUTE：路由套接字（socket）AF_KEY：密鑰套接字（socket）type：套接字類型SOCK_STREAM：字節(jié)流套接字socketSOCK_DGRAM：數(shù)據(jù)報套接字socketSOCK_RAW：原始套接字socketprotocol：0（原始套接字除外）返回值成功：非負套接字描述符出錯：-1socket()說明：創(chuàng)建一個socket，即為socket數(shù)據(jù)結構分配一個存儲空間，包括sockaddr和sockaddr_in兩個數(shù)據(jù)結構用于保存socket信息（在頭文件netinet/in.h中）structsockaddr{ unsignedshortsa_family;//地址族 charsa_data[14];//協(xié)議地址，包含socket的IP地址和端口號}structin_addr{ unsignedlongs_dadr;//32位的IP地址}structsockaddr_in{ unsignedshortsa_family;//地址族 unsignedshortintsin_port;//端口號

structin_addrsin_addr;//IP地址 unsighedcharsin_zero[8];//填充0保持與structsockaddr同樣大小}編程中一般并不直接針對sockaddr數(shù)據(jù)結構操作，而是使用與sockaddr等價的sockaddr_in數(shù)據(jù)結構地址轉換：IP地址通常由數(shù)字加點(192.168.0.1)的形式表示，而在structin_addr中使用的是IP地址是由32位的整數(shù)表示，使用下面兩個函數(shù)進行轉換：intinet_aton(constchar*cp,structin_addr*inp)char*inet_ntoa(structin_addrin)函數(shù)里a代表ASCII，n代表network。第一個函數(shù)將a.b.c.d形式的IP轉換為32位的IP，存儲在inp指針里面。第二個是將32位IP轉換為a.b.c.d的格式。IP與主機名：網(wǎng)絡上標識一臺機器可以用IP，也可以使用主機名structhostent*gethostbyname(constchar*hostname)structhostent{ char*h_name;/*主機的正式名稱*/ char*h_aliases;/*主機的別名*/ inth_addrtype;/*主機的地址類型AF_INET*/ inth_length;/*主機的地址長度*/ char**h_addr_list;/*主機的IP地址列表*/}#defineh_addrh_addr_list[0]/*主機的第一個IP地址*/字節(jié)序轉換：不同類型的CPU對變量的字節(jié)存儲順序可能不同：有的系統(tǒng)是高位在前，低位在后；有的系統(tǒng)是低位在前，高位在后。網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)順序一定要統(tǒng)一，所以當內部字節(jié)存儲順序和網(wǎng)絡字節(jié)順序不同時，就要進行轉換。如：Intel的CPU使用小端字節(jié)序，Motorola68k系列CPU使用的是大端字節(jié)序，Motorola發(fā)一個16位數(shù)據(jù)0X1234給Intel,傳到Intel時就被Intel解釋為0X3412。htons：把unsignedshort類型從主機序轉換到網(wǎng)絡序htonl：把unsignedlong類型從主機序轉換到網(wǎng)絡序ntohs：把unsignedshort類型從網(wǎng)絡序轉換到主機序ntohl：把unsignedlong類型從網(wǎng)絡序轉換到主機序函數(shù)里：h--host、n--network、l—long、s--shortbind()函數(shù)—為套接字描述符分配1個本地IP和1個端口號需要頭文件#include<sys/socket.h>函數(shù)原型intbind(intsockfd,structsockaddr*my_addr,intaddrlen)函數(shù)說明socktd：套接字描述符my_addr：本地地址addrlen：地址長度返回值成功：0出錯：-1listen()函數(shù)—等待來自客戶端的連接請求需要頭文件#include<sys/socket.h>函數(shù)原型intlisten(intsockfd,intbacklog)函數(shù)說明socktd：套接字描述符backlog：請求隊列中允許的最大請求數(shù)，大多數(shù)系統(tǒng)缺省值為5返回值成功：0出錯：-1connect()函數(shù)—客戶端與服務端建立網(wǎng)絡連接需要頭文件#include<sys/socket.h>函數(shù)原型intconnect(intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen)函數(shù)說明socktd：套接字描述符serv_addr：服務器端地址addrlen：地址長度返回值成功：0出錯：-1accept()函數(shù)—等待來自客戶端的連接請求需要頭文件#include<sys/socket.h>函數(shù)原型intaccept(intsockfd,structsockaddr*addr,socklen_t*addrlen)函數(shù)說明socktd：套接字描述符addr：客戶端地址addrlen：地址長度返回值成功：0出錯：-1send()函數(shù)需要頭文件#include<sys/socket.h>函數(shù)原型intsend(intsockfd,constvoid*msg,intlen,intflags)函數(shù)說明socktd：套接字描述符msg：指向要發(fā)送數(shù)據(jù)的指針len：數(shù)據(jù)長度flags：一般為0返回值成功：發(fā)送的字節(jié)數(shù)出錯：-1recv()函數(shù)需要頭文件#include<sys/socket.h>函數(shù)原型intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags)函數(shù)說明socktd：套接字描述符buf：存放接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)len：數(shù)據(jù)長度flags：一般為0返回值成功：接收的字節(jié)數(shù)出錯：-1sendto()函數(shù)需要頭文件#include<sys/socket.h>函數(shù)原型intsendto(intsockfd,constvoid*msg,intlen,unsignedintflags,conststructsockaddr*to,inttolen)函數(shù)說明socktd：套接字描述符msg：指向要發(fā)送數(shù)據(jù)的指針len：數(shù)據(jù)長度flags：一般為0to：目地機的IP地址和端口號信息tolen：地址長度返回值成功：發(fā)送的字節(jié)數(shù)出錯：-1recvfrom()函數(shù)需要頭文件#include<sys/socket.h>函數(shù)原型intrecvfrom(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags,structsockaddr*from,int*fromlen)函數(shù)說明socktd：套接字描述符buf：存放接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)len：數(shù)據(jù)長度flags：一般為0from：源主機的IP地址和端口號信息tolen：地址長度返回值成功：接收的字節(jié)數(shù)出錯：-11.使用TCP協(xié)議實現(xiàn)面向連接的socket通信。服務器通過socket連接向客戶端發(fā)送1個字符串，只要服務器上運行服務器程序，客戶端運行客戶程序，客戶端就會收到該字符串1.server.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<netinet/in.h>#include<sys/socket.h>#include<sys/wait.h>#include<arpa/inet.h>#defineSERVERPORT3333//端口#defineBACKLOG10//最大連接數(shù)voidmain(){ intsockfd,client_fd; intsin_size; structsockaddr_inmy_addr; structsockaddr_inremote_addr; if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){ printf("createsocketfailed\n"); exit(1); }

//bzero(&my_addr,sizeof(structsockaddr_in)); my_addr.sin_family=AF_INET; my_addr.sin_port=htons(SERVERPORT); my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; bzero(&(my_addr.sin_zero),8);

if(bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(structsockaddr))==-1){ printf("bindfailed\n"); exit(2); } if(listen(sockfd,BACKLOG)==-1){ printf("listenfailed\n"); exit(3); }

while(1){ sin_size=sizeof(structsockaddr_in);

//新產生1個套接字，用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù) if((client_fd=accept(sockfd,(structsockaddr*)&remote_addr,&sin_size))==-1){ printf("acceptfailed\n"); exit(4); } printf("receivedaconnectionfrom%s\n",inet_ntoa(remote_addr.sin_addr)); if(!fork()){ if(send(client_fd,"Hello,youareconnected!\n",26,0)==-1){ printf("sendfailed\n"); }

//receivemsgfromclient if(recv(client_fd,buf,100,0)==-1){ printf("recvfailed\n"); exit(3); } buf[strlen(buf)]='\0'; printf("received:%s",buf); close(client_fd); exit(0); }} close(sockfd);} 2.client.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<netinet/in.h>#include<sys/socket.h>#include<sys/wait.h>#include<netdb.h>#defineSERVERPORT3333#defineMAXDATASIZE100voidmain(intargc,char*argv[]){ intsockfd,recvbytes; charbuf[MAXDATASIZE]; structhostent*host; structsockaddr_inserv_addr;

if(argc<2){ printf("pleaseentertheserver'shostname!\n"); exit(1); } if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL){ pr