TCP、UDP 网络编程

TCP、UDP 网络编程

实验目的

1.使用 TCP 进行套接字通信
2.使用 UDP 进行套接字通信 实验原理

1.TCP

2.UDP

3.用到的 API

(1)int socket(int domain, int type, int protocol);
根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个 socket 的描述字及其所用的资源。 domain:协议族，常用的有 AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL、AF_ROUTE 其中 AF_INET 代表使用 ipv4 地址
type:socket 类型，常用的 socket 类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、
SOCK_SEQPACKET 等
protocol:协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC 等
(2)int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
把一个地址族中的特定地址赋给 socket
sockfd:socket 描述字，也就是 socket 引用
addr:要绑定给 sockfd 的协地址
addrlen:地址的长度
通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如 ip 地址+端口号），用于提供服务，客 户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的 ip 地 址组合。这就是为什么通常服务器端在 listen 之前会调用 bind()，而客户端就不会调用，而是在 connect()时由系统随机生成一个
(3)int listen(int sockfd, int backlog);
监听 socket
sockfd:要监听的 socket 描述字
backlog:相应 socket 可以排队的最大连接个数
(4)int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
连接某个 socket
sockfd:客户端的 socket 描述字
addr:服务器的 socket 地址
addrlen:socket 地址的长度
(5)int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
TCP 服务器监听到客户端请求之后，调用 accept()函数取接收请求
sockfd:服务器的 socket 描述字
addr:客户端的 socket 地址
addrlen:socket 地址的长度
(6)ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
读取 socket 内容
fd:socket 描述字
buf：缓冲区
count：缓冲区长度
(7)ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 向 socket 写入内容，其实就是发送内容
fd:socket 描述字
buf：缓冲区
count：缓冲区长度
(8)int close(int fd);
socket 标记为以关闭 ，使相应 socket 描述字的引用计数-1，当引用计数为 0 的时候，触发 TCP 客户 端向服务器发送终止连接请求。

实验内容

1.TCP

(1)server.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#define PORT 11111
#define LISTENQ 10 // 可排队的最大连接数
int main() {
//TCP、UDP都只有一种协议满足条件，可以将 protocol 的值设为 0，系统会自动推演出应该使用什么协议
  int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);//AF_INNT Ipv4地址 创建套接字
  struct sockaddr_in addr; 
  addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址
  addr.sin_port = htons(PORT); //绑定端口PORT
  // serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
  addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; //INADDR_ANY 任意地址
  //将套接字绑定到 固定IP和固定端口
  bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));//绑定  进行端口和IP地址的绑定
  // 将套接字设置为监听模式，等待连接到来 
  listen(fd, LISTENQ);//监听  //监听队列为LISTENQ

  int fd_;
  struct sockaddr_in addr_;
  int len = sizeof(addr_);
  int cnt = 0;
  while(1){
    printf("等待连接.......\n");
    if ((fd_ = accept(fd, (struct sockaddr*)&addr_, &len)) < 0) {//调用 accept 接受请求
      printf("error\n");
    }
    else{
      char read_buf[1024] = { 0 };
      char *write_buf = "Hello,客户端 client!";
      int recvlen = 0;
      cnt ++;
      printf("success:%d\n", cnt);
      // 通过read()、write()接受和发送数据
/*
      read(fd_, read_buf,sizeof(read_buf));
      printf("%s\n", read_buf);
      write(fd_, write_buf,strlen(write_buf));
*/
      // 通过recv()、send()接受和发送数据，接收并打印客户端数据

      if( ( recvlen = recv(fd_, read_buf, sizeof(read_buf), 0) ) > 0){
        printf("%s\n", read_buf); 
      }
      // 发送服务器端数据
      send(fd_, write_buf, strlen(write_buf), 0);
    }
  }


  // 关闭连接
  close(fd_);
  close(fd);
  return 0;
}

(2)client.c

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

#define PORT 11111
#define IP "127.0.0.1"

int main() {
  int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//创建套接字 流格式套接字（SOCK_STREAM）
  // SOCK_STREAM 是一种可靠的、双向的通信数据流，数据可以准确无误地到达另一台计算机，如果损坏或丢失，可以重新发送。
  //向服务器（特定的IP和端口）发起请求
  struct sockaddr_in addr;
  addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
  addr.sin_port = htons(PORT); //端口
  addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);  //具体的IP地址
  //inet_pton(AF_INET, IP, &(addr.sin_addr.s_addr)); //访问的服务器IP   具体的IP地址
  // 向服务器发出连接请求 
  printf("发起连接.......\n");
  if (connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) {//建立连接 
    printf("error\n");

  }
  else {
    char read_buf[1024] = { 0 };
    char *write_buf = "Hello,服务器 server!";
    int recvlen = 0;
    printf("success\n");
    // 通过write()、read()发送和接受数据

/*    write(fd, write_buf, strlen(write_buf));
    read(fd, read_buf, sizeof(read_buf) -1 );
    printf("%s\n", read_buf);

*/

    // 通过recv()、send()发送和接受数据，接收并打印客户端数据
    send(fd, write_buf,  strlen(write_buf), 0);
    // 接收并打印客户端数据
    if( ( recvlen = recv(fd, read_buf, sizeof(read_buf), 0) )){
      printf("%s\n", read_buf); 
    } 
  }

  //关闭套接字
  close(fd);
  return 0;
}

2.UDP

(1)server_.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#define PORT 11111
#define BUFFSIZE 1024 
int main() {
  int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);//参数和 tcp 不同
  struct sockaddr_in addr; 
  addr.sin_family = AF_INET;
  addr.sin_port = htons(PORT);
  addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
  bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));//无需 listen 
  char buff[BUFFSIZE];
  socklen_t len = sizeof(addr);
  int cnt = 0;
  //接收数据，把数据原封不动发回给客户
  while(1){
    int n = recvfrom(fd, buff, BUFFSIZE, 0, (struct sockaddr*)&addr, &len); 
    if( n == 0 ){
      break;
    }
    cnt ++;
    sprintf(buff, "%s:%d", buff, cnt);
    sendto(fd, buff, n, 0, (struct sockaddr*)&addr, len);
  }
  
  close(fd);

  return 0;
}

(2)client_.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#define PORT 11111
#define BUFFSIZE 1024 
int main() {
  int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 数据报格式套接字（SOCK_DGRAM）
  // 数据报套接字是一种不可靠的、不按顺序传递的、以追求速度为目的的套接字
  struct sockaddr_in addr;
  addr.sin_family = AF_INET; 
  addr.sin_port = htons(PORT);
  addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
  char buff[BUFFSIZE] = "服务器被连接的次数：";
  struct sockaddr_in addr_; 
  socklen_t len = sizeof(addr);

  //发送数据，打印从服务器发回的数据
  sendto(fd, buff, BUFFSIZE, 0, (struct sockaddr*)&addr, len); 
  recvfrom(fd, buff, BUFFSIZE, 0, (struct sockaddr*)&addr_, &len); 

  printf("%s\n", buff);
  close(fd); 

  return 0;
}

实验结果

TCP:

UDP: