基于TCP的服務(wù)器客戶端編程講解

1、西北師范大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 學(xué)生實驗報告 系別 計算機(jī)科學(xué)與 工程學(xué)院 專業(yè) 班級 姓名 課程 名稱 課程 類型 學(xué)時數(shù) 2 實驗 名稱 實驗二、基于 TCP的服務(wù)器 / 客戶端編程 學(xué)號 日期 : 實驗?zāi)康?:1、掌握 Linux 下的 TCP客戶端基本原理和基本編程方法 實驗內(nèi)容： 1 、寫 Linux 下 TCP服務(wù)器套接字程序，程序運行時服務(wù)器等待客戶 的連接，一旦連接成功，則顯示客戶的 IP 地址、端口號，并向客戶端發(fā)送字 符串。 2、寫 Linux 下 TCP客戶端套接字程序，結(jié)合 TCP的服務(wù)器端程序，實現(xiàn)以下 功能： （1）、客戶根據(jù)用戶提供的 IP 地址連接到相應(yīng)的服務(wù)

2、器； （2）、服務(wù)器等待客戶的連接，一旦連接成功，則顯示客戶的 IP 地址、端口 號，并向客戶端發(fā)送字符串； （3）、客戶接收服務(wù)器發(fā)送的信息并顯示。 實驗步驟： 一、 TCP服務(wù)端程序設(shè)計 使用 TCP套接字編程可以實現(xiàn)基于 TCP/IP 協(xié)議的面向連接的通信，它分為服 務(wù)器端和客戶端兩部分，其主要實現(xiàn)過程如圖所示 圖 1.1 TCP 客戶/ 服務(wù)器的套接字函數(shù) 、 socket 函數(shù)：為了執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)輸入輸出，一個進(jìn)程必須做的第一件事就是調(diào)用socket 函 數(shù)獲得一個文件描述符。 #include int socket（int family,int type,int protocol）; 返

3、回：非負(fù)描述字成功-1 失敗 第一個參數(shù)指明了協(xié)議簇，目前支持 5 種協(xié)議簇，最常用的有 AF_INET（IPv4 協(xié)議）和 AF_INET6（IPv6協(xié)議）；第二個參數(shù)指明套接口類型， 有三種類型可選： SOCK_STREA字M節(jié)（ 流套接口 ） 、SOCK_DGRA數(shù)M據(jù)（ 報套接口 ） 和 SOCK RAW原（始套接口 ） ；如果套接口類型不是原始套接口，那么第三個參 數(shù)就為 0。 、 connect 函數(shù)：當(dāng)用 socket 建立了套接口后，可以調(diào)用 connect 為這個 套接字指明遠(yuǎn)程端的地址； 如果是字節(jié)流套接口， connect 就使用三次握手建 立一個連接；如果是數(shù)據(jù)報套接口

4、， connect 僅指明遠(yuǎn)程端地址，而不向它發(fā) 送任何數(shù)據(jù)。 #include int connect(int sockfd, const struct sockaddr * addr, socklen_t addrlen); 返回： 0成功-1 失敗 第一個參數(shù)是 socket 函數(shù)返回的套接口描述字；第二和第三個參數(shù)分別 是一個指向套接口地址結(jié)構(gòu)的指針和該結(jié)構(gòu)的大小。 這些地址結(jié)構(gòu)的名字均已“ sockaddr_ ”開頭，并以對應(yīng)每個協(xié)議族的唯一后 綴結(jié)束。以 IPv4 套接口地址結(jié)構(gòu)為例，它以“ sockaddr_in ”命名，定義在頭 文件 ；以下是結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容： struct in

5、_addr in_addr_t s_addr; ; struct sockaddr_in uint8_t sin_len; sa_family_t sin_family; in port t sin port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero8; ; 、 bind 函數(shù)：為套接口分配一個本地 IP 和協(xié)議端口，對于網(wǎng)際協(xié)議，協(xié)議 地址是 32位IPv4 地址或 128位IPv6地址與 16位的 TCP或UDP端口號的組 合；如指定端口為 0，調(diào)用 bind 時內(nèi)核將選擇一個臨時端口，如果指定一個 通配 IP 地址，則要等到建立連接后內(nèi)核才選擇一個本

6、地 IP 地址。 #include int bind(int sockfd, const struct sockaddr * server, socklen_t addrlen); 返回： 0成功-1 失敗 第一個參數(shù)是 socket 函數(shù)返回的套接口描述字；第二和第第三個參數(shù)分 別是一個指向特定于協(xié)議的地址結(jié)構(gòu)的指針和該地址結(jié)構(gòu)的長度。 、 listen 函數(shù)： listen 函數(shù)僅被 TCP服務(wù)器調(diào)用，它的作用是將用 sock 創(chuàng)建的主動套接口轉(zhuǎn)換成被動套接口，并等待來自客戶端的連接請求。 #include int listen(int sockfd,int backlog); 返回： 0

7、成功-1 失敗 第一個參數(shù)是 socket 函數(shù)返回的套接口描述字；第二個參數(shù)規(guī)定了內(nèi)核 為此套接口排隊的最大連接個數(shù)。由于 listen 函數(shù)第二個參數(shù)的原因，內(nèi)核 要維護(hù)兩個隊列： 以完成連接隊列和未完成連接隊列。 未完成隊列中存放的是 TCP連接的三路握手為完成的連接， accept 函數(shù)是從以連接隊列中取連接返回 給進(jìn)程；當(dāng)以連接隊列為空時，進(jìn)程將進(jìn)入睡眠狀態(tài)。 、 accept 函數(shù)： accept 函數(shù)由 TCP服務(wù)器調(diào)用，從已完成連接隊列頭返回 一個已完成連接，如果完成連接隊列為空，則進(jìn)程進(jìn)入睡眠狀態(tài)。 #include int accept(int listenfd, stru

8、ct sockaddr *client, socklen_t * addrlen); 回：非負(fù)描述字成功 -1 失敗 第一個參數(shù)是 socket 函數(shù)返回的套接口描述字；第二個和第三個參數(shù)分別是 一個指向連接方的套接口地址結(jié)構(gòu)和該地址結(jié)構(gòu)的長度； 該函數(shù)返回的是一個 全新的套接口描述字； 如果對客戶段的信息不感興趣， 可以將第二和第三個參 數(shù)置為空。 6、write 和 read 函數(shù)：當(dāng)服務(wù)器和客戶端的連接建立起來后，就可以進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳輸了，服務(wù)器和客戶端用各自的套接字描述符進(jìn)行讀 / 寫操作。因為套接 字描述符也是一種文件描述符，所以可以用文件讀 / 寫函數(shù) write() 和 read(

9、) 進(jìn)行接收和發(fā)送操作。 (1) write() 函數(shù)用于數(shù)據(jù)的發(fā)送。 #include int write(int sockfd, char *buf, int len); 回：非負(fù)成功 -1 失敗 參數(shù) sockfd 是套接字描述符， 對于服務(wù)器是 accept() 函數(shù)返回的已連接套接 字描述符，對于客戶端是調(diào)用 socket() 函數(shù)返回的套接字描述符；參數(shù) buf 是指向一個用于發(fā)送信息的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)； len 指明傳送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小。 (2) read() 函數(shù)用于數(shù)據(jù)的接收。 #include int read(int sockfd, char *buf, intlen); 回：

10、非負(fù)成功-1 失敗 參數(shù) sockfd 是套接字描述符， 對于服務(wù)器是 accept() 函數(shù)返回的已連接套接 字描述符，對于客戶端是調(diào)用 socket() 函數(shù)返回的套接字描述符；參數(shù) buf 是指向一個用于接收信息的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)； len 指明接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小。 7、send 和 recv 函數(shù)： TCP套接字提供了 send() 和 recv() 函數(shù)，用來發(fā)送和 接收操作。這兩個函數(shù)與 write() 和 read() 函數(shù)很相似，只是多了一個附加 的參數(shù)。 (1) send() 函數(shù)用于數(shù)據(jù)的發(fā)送。 #include #include ssize t send(int sockfd

11、, const void *buf, size t len, int flags); 回：返回寫出的字節(jié)數(shù)成功 -1 失敗 前 3 個參數(shù)與 write() 相同，參數(shù) flags 是傳輸控制標(biāo)志。 (2) recv() 函數(shù)用于數(shù)據(jù)的發(fā)送。 #include #include ssize t recv(int sockfd, void *buf, size t len, int flags); 回：返回讀入的字節(jié)數(shù)成功 -1 失敗 前 3 個參數(shù)與 read（） 相同，參數(shù) flags 是傳輸控制標(biāo)志。 實驗步驟 1、登陸進(jìn)入 ubuntu 操作系統(tǒng)，新建一個文件，命名為 tcpserver

12、.c （為了方 便起見，可以進(jìn)入“home”，再進(jìn)入用戶目錄， 在用戶目錄下新建 tcpserver.c ）。 2、在 tcpserver.c 中編寫服務(wù)器端程序代碼并保存。 3、在“終端”（“ Applications ”“附件”“終端”）中執(zhí)行命令進(jìn)入 tcpserver.c 所在目錄。 （pwd命令可以顯示當(dāng)前所在目錄； ls 命令可以顯示 當(dāng)前目錄下的文件和文件夾信息； cd. 命令可以進(jìn)入上一級目錄； cd 目錄名 命令可以進(jìn)入當(dāng)前所示的某個目錄。） 4、執(zhí)行命令 gcc o tcpserver tcpserver.c生成可執(zhí)行文件 tcpserver 。 5、執(zhí)行命令 ./ tcp

13、server ，觀察結(jié)果。 6、認(rèn)真分析源代碼，體會如何編寫一個 TCP服務(wù)器端程序。 參考程序 #include #include #include #include #include #include #include #include #definePORT 1234 #defineBACKLOG1 int main() int listenfd, connectfd; struct sockaddr_in server; struct sockaddr_in client; socklen_t addrlen; if(listenfd = socket(AF_INET, SOCK_ST

14、REAM0, ) = -1) sizeof(opt); perror(Creating socket failed.); exit(1); int opt =SO_REUSEADDR; setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR server.sin family=AF INET; eof(server) ten() */ server.sin_port=htons(PORT); server.sin_addr.s_addr= htonl (INADDR_ANY); if(bind(listenfd, = -1) perror(Binderror.)

15、; exit(1); (struct sockaddr *) exit(1); addrlen =sizeof(client); sockaddr*) if(connectfd = accept(listenfd,(struct exit(1); printf(Yougot a connection from cients ip is %s, prot is %dn,inet_ntoa(client.sin_addr),htons(client.sin_ port); send(connectfd,Welcometo my server.n,22,0); close(connectfd); c

16、lose(listenfd); return 0; 二、 TCP客戶端程序設(shè)計 實驗步驟 1、登陸進(jìn)入 ubuntu 操作系統(tǒng)，新建一個文件，命名為 tcpclient.c (為了方 便起見，可以進(jìn)入“home”，再進(jìn)入用戶目錄， 在用戶目錄下新建 tcpclient.c ) 2、在 tcpclient.c 中編寫客戶端程序代碼并保存。將實驗一完成的 tcpserver.c 拷貝到與 tcpclient.c 同一目錄下。 3、在“終端”(“ Applications ”“附件”“終端”)中執(zhí)行命令進(jìn)入 tcpserver.c 和 tcpclient.c 所在目錄。 4、執(zhí)行命令 gcc o t

17、cpserver tcpserver.c生成可執(zhí)行文件 tcpserver 。 5、執(zhí)行命令 ./ tcpserver 。 6、再開一個“終端”，進(jìn)入 tcpserver.c 和 tcpclient.c 所在目錄，執(zhí)行命 令 gcc o tcpclient tcpclient.c 生成可執(zhí)行文件 tcpclient 。 7、執(zhí)行命令 ./ tcpclient 127.0.0.1。 8、觀察兩個“終端”出現(xiàn)的結(jié)果。 9、認(rèn)真分析源代碼，體會如何編寫一個 TCP客戶端程序。 參考程序 #include #include #include #include #include #include #in

18、clude #include #define PORT 1234 #defineMAXDATASIZE1 00 int main(int argc, char *argv) . int sockfd, num; char bufMAXDATASIZE; struct hostent *he; struct sockaddr_in server; if (argc!=2) printf(Usage:%s n,argv0); exit(1); if(he=gethostbyname(argv1)=NULL) printf(gethostbyname()errorn); exit(1); if(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM0, )=-1) printf(socket()errorn); exit(1); bzero( server.sin_family=