TCPIP網絡編程與C代碼示例

1、TCP/IP網絡編程與C代碼示例摘要：本文主要內容包括：TCP/IP網絡編程中用到的基本概念，在Win32下使用 wrnsock進行編程的指導以及對應的源碼。在OSI的各層所使用的協(xié)議：1. 應用層:Telnet,FTP,HTTP.DNS,SMTP.POP32. 傳輸層：TCP.UDPTCP:而向連接的可靠的傳輸協(xié)議，通信前建立三次握手，握手成功后才能通信， 對數(shù)據(jù)準確性要求較高的場合使用，如從網上載的安裝文件，不能缺少任何信息 UDP:是無連接的，不可靠的傳輸協(xié)議，不需要建立連接，也沒有重傳和確認的 機制，在實時性耍求較高，但對數(shù)據(jù)準確度要求不是很高的場合使用，如視頻會 議，在線觀看電影，當

2、中丟失個別數(shù)據(jù)包并不影響整體的效果。3. 網絡層:IP因為OSI七層結構較為復雜，所以使用較多的是TCP/1P模型，現(xiàn)在TCP/1 P 已經成為Internet上通用的工業(yè)標準TCP/1P模型包括4個層次：應用層，傳輸層，網絡層，網絡接口端口1. 為了標識通信實體中進行通信的進程（應用程序），TCP/1P協(xié)議提出了協(xié)議 端口的概念2. 端口是一種抽象的軟件結構（包括一些數(shù)據(jù)結構和I/O緩沖區(qū)）。應用程序 通過系統(tǒng)調用和某端口建立連接（binding）后，傳輸層傳給該端口的數(shù)據(jù)都被 相應的進程所接收，相應進程發(fā)給傳輸層的數(shù)據(jù)都通過該端口輸出3. 端口用一個整數(shù)型標識符來表示，即端口號。端口號跟協(xié)

3、議相關，TCP/1P傳 輸層的兩個協(xié)議TCP和UDP是完全獨立的的兩個軟件模塊，因此各自的端口號 也相互獨立4. 端口使用一個16位的數(shù)字來表示，它的范圍是0-65535, 1024以下的端 口號保留給預定義的服務，例如，http使用80端口套接字(Socket)1.Socket的出現(xiàn)，使得程序員可以很方便的訪問TCP/IP,從而開發(fā)各種網絡 應用的程序2. 套接字存在于通信區(qū)域中，通信區(qū)域也叫地址族，他是一個抽象的概念，主要 用丁通過套接通信的進程的共有特性綜合在一起。套接字通常只與同一個區(qū)域的套接字交換數(shù) 據(jù)。套接字的類型1. 流式套接字(SOCK_STREAM)提供面向連接的，可靠的數(shù)據(jù)

4、傳輸服務，數(shù)據(jù)無差錯，無重復的發(fā)送，且按發(fā)送 的順字接收，基于TCP協(xié)議2. 數(shù)據(jù)保式套接字(SOCK_DGRAM)提供無連接的服務，數(shù)據(jù)包以獨立包形式發(fā)送，不提供無錯誤的保證，數(shù)據(jù)可能丟失或重復，且接收順仔混亂，基于UDP協(xié)議基于TCP (面向連接)的Socket編程服務器端順序:1. 加載套接字庫2. 創(chuàng)建套接字(socket)3. 將套接字綁定到一個本地地址和端口上(bind)4. 將套接字設為監(jiān)聽模式，準備接收客戶請求(listen)5. 等待客戶請求的到來；當請求帶來后，接受連接請求，返回一個新的對應于此 次連接的套接字(accept)6. 用返回的套接字和客戶端進行通信(send/

5、recv)7. 返回，等待另一個客戶請求&關閉套接字(closesocket) 客戶端程序：1. 加載套接字庫2. 創(chuàng)建套接字(socket)3. 向服務器發(fā)送連接請求(connect)4 .和服務器端進行通信(send/receive)5 .關閉套接字(closesocket)基于UDP (面向無連接)的socket編程服務器端(接收端)程序:1. 加載套接字庫2創(chuàng)建套接字(socket)3. 將套接字綁定到一個本地地址和端口上(bind)4. 等待接收數(shù)據(jù)(iecvfrom)5 .關閉套接字(closesocket)客戶端(發(fā)送端)程序1. 加載套接字庫2創(chuàng)建套接字(socket)

6、3. 向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)(sendto)4. 關閉套接寧(closesocket) 創(chuàng)建基于TCP協(xié)議的CS程序的Server端所涉及的相關函數(shù)說明(按使用的 先后順序排列)：VVSAStartup (WORDwVersionRequested,LPVVSADATAlpVVSAData):作用是加載套接字庫和進行套接字庫的版本協(xié)商a.參數(shù)wVersioiiRequested:用于指定準備加載的Winsock庫的版本，高位字節(jié)指 定所需要的Wmsock庫的副版本，低位字節(jié)則是主版本，可用 MAKEWORD(X,Y)(其中，x為高位字節(jié)，y為低位字節(jié))方便獲得 wVeisioiiReque

7、sted 的正確值。b.參數(shù)lpWSAData：指向WSADATA結構的指針，WSAStamip用其加載的庫版 本有關的信息填在這個結構中2.SOCKETsocket(intaf,inttvpe,intprotocoI):a. 參數(shù)af指定地址族，對于TCP/1P協(xié)議的套接字，它只能是AF_INET(也可 寫成 PF_INET)eb. 參數(shù)type指定Socket類型，對于1.1版本的Socket,它只支持兩種類型 的套接字，SOCK.STREAM指定產生流式套接字，SOCK.DGRAM產生數(shù)據(jù) 報套接字。c. 參數(shù)protocol與特定的地址家族相關的協(xié)議，如果指定為0,那么他就會根 據(jù)地址

8、格式和套接字類別，自動為你選擇一個合適的協(xié)議。這是推薦使用的一種 選擇協(xié)議的方式。3 .iiitbind(SOCKETs,coiiststructsockaddrFAR*iianieJntnanielen):a. 第一個參數(shù)指定要綁定的套接字，第一.個參數(shù)指定該套接字的本地地址信息， 是指向sockaddr結構的指針變暈，由于該地址結構是為了所有的地址家族準備 使用的，這個結構可能(通常會)隨使用的網絡協(xié)議不同而不同，所以，要用第 三個參數(shù)指定該地址結構的長度。sockaddr機構定義如下：struct sockaddru_shonsa_fanuly;cliaisa_data14;b. 上述結

9、構第一個字段指定該地址家族，在這里必須設為AF_INET。sa_data 僅僅是表示要求一塊內存分配區(qū)，起到占位的作用，該區(qū)域中指定與協(xié)議相關的 具體地址信息。由于實際要求的只是內存區(qū)，所以對于不同的協(xié)議家族，用不同 的結構來替換sockaddro在TCP/1 P中，我們可以用SOCKADDRJN結構來 代替sockaddr,以方便我們填寫地址信息。c. stmctSOCKADDR_IN slioitsm_fanuly;unsignedshonsin_poil;stiuctm_addisin_addi;chaisin_zero8;sin_family表示地址族,對于IP地址，sin_famil

10、y成員將一直是AF_INET： 成員sin.port指定的將要分配給套接字的端口；成員sin_addr給出的是套接 字的主機IP地址：sin_zero只是一個填充數(shù)，以使sockaddr結構和 sockaddr結構的長度一樣，一般不用設置。除了 sm_fannly夕卜，SOCKADDR_IN M他成員是按網絡字節(jié)順序表示的。所以需 要進行轉換：hnml(INADDR_ANY), hK)ns(6000),其中 6000 是端口號。另外結構體的名稱大寫和小寫指的是同一個。將IP地址指定為INADDFLANY,允許套接字向任何分配給本機器的I P地址發(fā) 送或接收數(shù)據(jù)。一般一臺機器一個網卡，但對于多網

11、卡的機器，INADDR_ANY 將簡化應用程序的編寫。將地址指定為INADDR_ANY,允許一個獨立的應用接 受發(fā)自多個接口的回應。如果我們只想讓套接字使用多個IP中的一個地址，必 須指定實際地址，要做到這一點，可以用inet_addr()函數(shù)，這個函數(shù)需要一個 IP地址(如8),返回一個適合分配給S_addr的u_long類型 的數(shù)值。lnet_ntoa()函數(shù)完成相反的轉換，它接受一個in_addr結構體類型 的參數(shù)并返回一個以點分十進制的IP地址字符串。htonl把一個u_long類型從主機字節(jié)序轉換為網絡字節(jié)序。htons把一個u_short類型從主機字節(jié)序轉換

12、為網絡字節(jié)序。4.intlisten(SOCKETs,intbacklog):將套接字設置為監(jiān)聽模式，其中第二個參 數(shù)設置等待請求連接的最大的值，即如果設置為n,貝IJ前n個請求會放置在系統(tǒng) 的請求連接隊列中，應用程序會依次對這些請求進行服務，但第n+1個連接諸 求則會被拒絕。5. SOCKET accept (SOCKETS, co nststructsockaddrFAR* addr,intFAR* ad drlen):從客戶端接收請求，并創(chuàng)建連接，如果連接成功，則會返回一個當前成功建立連 接的套接字，該套接字不是上面創(chuàng)建的監(jiān)聽套接字，而是僅僅適用于當前的一個 請求連接，如果建立連接失敗，

13、則返回值是INVALID_SOCKET,并且可以適用WSAGetLastError()函數(shù)得到相關的失敗信息，具體的errorcode具體意 義見MSDN中accept函數(shù)的最后部分的介紹6. send函數(shù)：向客戶端發(fā)送指定信息7. recv函數(shù)：得到從客戶端傳遞過來的信息8. closesocket(SOCKETs):將指定的套接字關閉，從而釋放資源9. WSACleaiiupO：終止對 vvuisocket 庫的使用10. hello服務器端的實現(xiàn)過程(Win32控制臺程序)：說明：1. 對丁- winsock庫的類的使用，必須包倉wuisock2.li頭文件2. 在 setting 中的

14、 link 下的 object/libiaiymodules 中添加"ws2_32.1ib”，注意和前 面的字段之間用空格分隔3. 本服務器程序先于服務器端啟動#inchide"winsock2 .h”#include*'stdio.hMvoidmainQ加載套接了 (winsock)庫，加載這段代碼拷貝于MSDN中WSASianup的介紹W ORDwV ersioiiRequested;W SADAT AwsaData;interr;wVeisioiiRequested=MAKEWORD( 1,1);/版木號為 1.1en=WSAStainip(wVeisionR

15、equested,&wsaD3S);if(err?=O) return;if(LOBYTE(wsaData .wVersion)!=l|HIBYTE(wsaData.wVeision) !=1) WSACleanupQ;letuin;創(chuàng)建套接字SOCKETsockServeisocket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/SOCK_STREAM 參數(shù) 設置為TCP連接SOCKADDR.INaddiServer;/設置服務器琲;©接字的相關屬性 addiSeiver.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);設汽 IP addi

16、Seivei.sm_fanuly=AF_INET;addrServer.sin_port=htons(1234)y/設置端口號將套接字綁定到本地地址和指定端口上bind(sockSeiver,(SOCKADDR*)&addrServei,sizeof(SOCKADDR);將套接字設置為監(jiān)聽模式，并將最大請求連接數(shù)設置成5,超過此數(shù)的請求全 部作廢listen(sockSeivei,5);SOCKADDR.INaddrClient;/用來接收客戶端的設置，包括IP和端口mtlen=sizeof(SOCKADDR);while(l)/不斷監(jiān)聽得到創(chuàng)建連接后的一個新的套接字，用來和客戶端進行

17、溝通，原套接字繼續(xù)監(jiān) 聽客戶的連接諸求SOCKETsockConn=accept(sockSeivei,(SOCKADDR*)&addiClient,&len);if(sockCoim!=INVALID_SOCKET) 創(chuàng)建成功chai sendlnfo 100;/inet_ntoa將結構轉換為十進制的IP地址字符串spiintf(sendIiifd/,welcome%stotlustest?,uiet_ntoa(addClient.sin_addi);成功建立連接后向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，結果將顯示在客戶端上 send(sockCoiuLsendIiifd,stilen(sendI

18、nfb)+l,0);從客戶端接收數(shù)據(jù)，結果顯水在服務器上cliairecvInfb100;recv(sockComi jecvlnfo, 100.0);prmtf(u%snH4ecvLifo);將本次建立連接屮得到套接字關閉closesocket(sockCoiin);elsemterrCode=WSAGetLastEnor();pruitf(ntheericodeis:%dn,eiiCode);如果本程序不是死循環(huán)，那么在此處還應添加以下代碼： closesocket(sockServer)y/對一直處于監(jiān)聽狀態(tài)的套接字進行關閉 WSACleanup();/終止對 winsocket 庫的使

19、用創(chuàng)建基于TCP協(xié)議的CS程序的Client端所涉及的相關函數(shù)說明(按使用的先 后順序排列)：l.mtWSAStaitiip ( WORDvVersioiiRequested,LPWSADATAlpWSAData ):說明 同上2.SOCKETsocket(intaf,mttvpe,intprotocol)說明同上3. connect函數(shù)：同服務器建立連接4. send/recv發(fā)送與接收，同上5. closesocket：關閉套接字，同上客戶端的實現(xiàn)過程(win32console程序)：說明：1. 對于wmsock庫的類的使用,必須包含wmsock2.h頭文件2. 在 setting 中的

20、link 卜的 object/libiaiymodules 中添加"ws2_32.1ib",注意和前 而的字段之間用空格分隔3. 啟動客戶端程序之前必須先啟動服務器端的程序#include,'wnisock2.11"# includeMstdio.hMvoidmain()加載套接字庫WORDwVeisioiiRequested;W SADAT AwsaData;mteir;wVersioiiRequested=MAKEWORD( 1,1);版本好為 1.1 eiF=WSAStamip(wVersionRequested, &wsaData); if

21、(eir?=O)retiun;if(LOBYTE(wsaData.wVersion)!=l|HIBYTE(wsaData.wVeision) !=1)WSACleanup();return,SOCKETsockClient=socket(AF_INET.SOCK_STREAM.O);/SOCK_STREAM 參數(shù) 設置為TCP連接SOCKADDR_INaddiSeiver; 服務器地址結構 addrServer.siicaddr.S_un.S_addr=met_addi(" ”);服務器地址 addiSeivei.sin_poit=htons( 1234)y/)|

22、z 務器端丨丨號addiSeiver. sin_fanuly=AF_INET;與服務器端建立連接，進行通信 intcoimReult=coimect(sockClient,(SOCKADDR*)&addiSenTer,sizeof(SOCKADDR) )；if(comiReult?=WSAEADDRNOTAVAIL)/ 訪問戍功成功建立連接后向服務器端發(fā)送數(shù)據(jù)，結果將顯示在服務器端上send(sockClient,"tlusislisi!,',stilen(,'thisiszhangsaii!,')+l,0);接收來r I服務器端發(fā)送來的信息chaii

23、ecvliifo100;recv(sockClient,recvIiifo, 100,0);pnntf(M%snnjecvLifo);else mtenCode=WSAGetLastEnor();pimttlieencodeisdVn'eiiCode);closesocket(sockClient);WSACleanupQ;創(chuàng)建基于UPD的CS程序服務器端源代碼：說明:服務器端的代碼在XP下運行recvfrom函數(shù)執(zhí)行不成功，返回一個10022的錯誤代碼， 參看網上資源，得知10022代表某個參數(shù)設置錯誤?；舜蟀胩斓臅r間研究后終于發(fā)現(xiàn)原來是6000端口在作怪，可能本機的UDP的600

24、0端口 在防火墻中被屏蔽了，通不過，但在TCP的CS程序中6000端口是通過的，程序調試一切 正常，將端口修改為其他端口即可# includeMwinsock2.h"# include"stdio.h"voidmain()加戟套接字(winsock)庫，加載這段代碼拷貝于MSDN中WSAStartup的介紹WORDwVersion Requested;WS A D AT A w sa D at a;interr;wVersionRoquestod= MAKEWORDf 1,1);/ 扳本號為 1 "1 err= WSAStartup( wVersion

25、Requested,&wsaData);if(err!=O) return;if(LOBYTE(wsaData.wVersion) = 111Hl BYTE(wsaData.wVersion) = 1) WSACIeanup();return;創(chuàng)建套接字注意第二個參數(shù)利TCP設置不同SOCKETsockServer= socket(AF_l NET,SOCK_DGRAM,0);SOCKADDRJNaddrServer;設置服務器端套接字的地址結構的相關屬性addrServer.sin_addr.S_un.S_addr= htonl(INADDR_ANY);/設汽 IP addrServ

26、er.sin_family= AF_INET;addrServer.sin_port= htons(6000);設這端口 巧將套接字和服務器地址結構綁定bind(sockServer,(SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCKADDR);SOCKADDR_INaddrClie nt;intlen= sizeof(SOCKADDR);charbuffer1OO;從客戶端接收數(shù)據(jù)intresult= recvf rom( sockServer, buff er, 100,0,( SOCKADDR* )&addrClient?&len); if(re

27、sult= = SOCKET_ERROR)interrCode= WSAGetLastError();printf(,error:%dwlerrCode);elseprin tf(Hthismessagefromclie nt:%s rT,buffer);closesocket (sockServer);WSACIeanup();創(chuàng)建基于UDP的CS程序客戶端的代碼：# includeMwinsock2.h"# includeMstdio.h"voidmain()加載套接字(winsock)庫,加載這段代碼拷貝于MSDN中WSAStartup的介紹WORDwVersion

28、Requested;WSADATAwsaData;interr;wVersionRequested= MAKEWORDf 1,1);/® 本號為 1.1err= WSAStartup( wVersion Requested,&wsaData);if(err!= 0)return; if (LOBYTE(wsaData.w Version) != 11HI BVTEfwsaData.w Version) = 1)WSACIeanup();return;創(chuàng)建套接字SOCKETsockClient二socket(AF_INESOCK_DGRAM,0);/注意第個參數(shù)和 TCP 設置

29、不同SOCKADDR_INaddrServer;/ 務器地址纟吉構addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.r); 服務器地址addrServer.sin_fam ily= AF_INET;addrServer.sin_port= htons(6000);/服務器端l 丨號sen dto(sockClie ntthismessagefromclie nt”,strle n( ”thismessagefromclient”)+ 1,0,( SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCKADDR);c

30、losesocket (sockClie nt);WSACIeanup();基于UDP的聊天程序服務器端源程序：說明：1. 代碼基本和上述UDP服務器端的程序相類似，只是多了 sendto功能，即交互的功能2. 支持退出請求響應# include” winsock2.h"# include”stdio.h” voidmain()加載套接字(winsock)庫，加載這段代碼拷貝于MSDN中WSAStartup的介紹WORDw Version Requested;WSADATAwsaData;interr;w Version Request ed= MAKEWORD(1,1);/

31、1; 本號為 1.1err=WSAStartup(wVersion Requested,&wsaData);if(err!=O)return;if(LOBYTE(wsaData.wVersion) != 111HI B'fTE(wsaData.w Version) != 1)WSACIeanup();return;創(chuàng)建套接字注意第二個參數(shù)和TCP設置不同SOCKETsockServer=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);SOCKADDRJNaddrServer; 設置服務器端套接7的地址結構的相關屬竹addrServer.sin_addr.S_un.S_

32、addr= htonl(INADDR_ANY);/設進 IP addrServer.sin_family= AF_INET;addrServer.sin_port= htons(6000); 設逬端口號將套接字和服務器地址結構綁定bind(sockServer,(SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCKADDR);SOCKADDR_INaddrClie nt; intle n= sizeof (SOCKADDR); charrecvBuf100; chartempBuf 100; charsendBuf100;while(1)從客戶端接收數(shù)據(jù)intresult

33、= recvfrom(sockServer,recvBuf,100,0,(SOCKADDR* )&addrClient,&len);if(result= = SOCKET_ERROR)interrCode= WSAGet LastError();printferror:%cT,errCode);break; 退出循環(huán)elseif(recv Buf 0 = = 'q') 對方請求退出同樣將退出請求發(fā)送回去sendtofsockServer/q-.strlenC'q")+ 1,0,(SOCKADDR* )&addrClient,sizeof

34、(SOCKADDR)；printf("thechatend!");break;else將對方發(fā)送過來的信息前段加上IP地址進行輸出 sprintf(tempBuf,w%ssaid:%s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf);printf(H%sn,tempBuf);將用戶的德盤輸入發(fā)送到對方prin tf(Hpleasinputthemessage: rT);gets(sendBuf);/ 得 到 鍵 盤 輸 入 內 容 sen dto( sockServer, sendBuf, st rlen( send But) +

35、 1,0,(SOCKADDR* )&addrClient,sizeof (SOCKADDR);closesocket (sockServer);WSACIeanup();基于UDP的聊天程序客戶端端源程序：# includeMwinsock2.hH# includeRstdio.h"voidmain()加載套接字(winsock)庫，加載這段代碼拷貝于MSDN中WSAStartup的介紹WORDwVersion Requested;WSADATAwsaData;interr;wVersionRequested= MAKEWORD( 1,1); 版本號為 1.1 err= WS

36、AStartup( wVersion Requested,&wsaData);if(errlro)- recrn 八if(LOBYTE(wsaDatawverson)lr1 _ _ H- BTE(wsaDaiawversion)rl 二WSAC-eanup()八reiurn八SOCKETSOCkc=en 了 socka(AF一 NESOCKDGRAMo)/、H£-><這蘭 TCP 床北SOCKADDR一 NaddrServer V 二更羞吾=養(yǎng) addserversmladdrslunsladdr" ineiladdr (二 2700*T)awlhEad

37、dserversinlfami_y" AF-NET 八 addrserversinporF hions(6000)乏審莘呈 二 cha 二 empBufuoo】 八 charrecvBufuoo】八 charsendBufuoorr ini一 enusNeof(SOCKADDR) whi-e(l) priHf(p-eseinpu 二 hemessage 二 nh g2.2sendBuf)；w 能堂迴 F3編睜勢 > sendio(sockc=ensendBuhs=-en(sendBuf) + 1o(SOCKADDFr )eoaddrserverszeof(SOCKADDR)； intresult= recv