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网络编程day02（字节序、TCP编程）

news 来源：原创 2024/9/20 9:05:36

目录

【1】字节序

1》大小端转换

2》端口转换 

 3》IP地址转换

主机字节序转换为网络字节序 （小端序->大端序）

网络字节序转换为主机字节序（大端序->小端序）

 【2】TCP编程

1》流程

2》函数接口

1> socket

2> bind

3> listen

4> accept

 5> recv

 6> connect

7> send

 3》代码展示

1>服务器代码

2> 客户端代码

 4》改进版

 1> 服务器代码

2> 客户端代码

【1】字节序

1》大小端转换

字节序：不同类型的cpu主机，内存存储大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序。

分类：

小端序（little-endian） - 低序字节存储在低地址 (主机字节序)

大端序（big-endian）- 高序字节存储在低地址 (网络字节序)

网络中传输的数据必须使用网络字节序，即大端字节序

终端显示的数据必须是主机字节序，即小端字节序

 写一个程序，判断当前主机的字节序

测试方式：共用体，数据类型强转，指针强转

共用体：

#include <stdio.h>union w
{short a;char b;
}c;int main(int argc, char const *argv[])
{c.a = 0x12345678;printf("%#x\n",c.b);      //0x78return 0;
}

 数据类型强转、指针强转：

#include <stdio.h>int main()
{
int a = 0x12345678;
printf("数据类型强转： %#x\n",(char)a);
char *p=(char *)&a;
printf("指针强转：%#x\n",*p);
return 0;
}

网络传输中,需要将每个主机的主机字节序(CPU决定),转换为网络中统一顺序的网络字节序，才能供双方主机去识别。

只需要转换IP和port就可以,不需要转换传输的数据包的字节序，因为IP和port为 4个字节和2个字节, 而数据报一般都为char类型, 占一个字节，根据字节序的性质,内存存储大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，所以char类型并不具有字节序的概念。

2》端口转换 

主机字节序转换为网络字节序（小端序-->大端序）

u_long htonl (u_long hostlong); //host to internet long

u_short htons (u_short short); //掌握这个

网络字节序转换为主机字节序（大端序-->小端序）

u_long ntohl (u_long hostlong);

u_short ntohs (u_short short);

 

 3》IP地址转换

主机字节序转换为网络字节序 （小端序->大端序）

in_addr_t inet_addr(const char *strptr); //该参数是字符串

typedef uint32_t in_addr_t;

struct in_addr {

in_addr_t s_addr;

};

功能: 主机字节序转为网络字节序

参数: const char *strptr: 字符串

返回值: 返回一个无符号长整型数(无符号32位整数用十六进制表示),

否则NULL

网络字节序转换为主机字节序（大端序->小端序）

char *inet_ntoa(stuct in_addr inaddr);

功能: 将网络字节序二进制地址转换成主机字节序。

参数: stuct in_addr in addr : 只需传入一个结构体变量

返回值: 返回一个字符指针, 否则NULL;

 【2】TCP编程

（C/S架构：client server         B/S架构：browser server）

1》流程

服务器-------------------------------------------------------------------》接电话者

1> 创建套接字（socket）---------------》有手机

2> 指定网络信息---------------------------》有号码

3> 绑定套接字（bind）------------------》绑定手机（插卡）

4> 监听套接字（listen）-----------------》待机

5> 接收客户端连接连接请求（accept）--》接电话

6> 接收、发送数据（recv send）---》通话

7> 关闭套接字（close）-----------------》挂电话

客户端-------------------------------------------------------------------》打电话者

1> 创建套接字（socket）------------》有手机

2> 指定（服务器）网络信息--------》有对方的号码

3> 连接（connect）-------------------》拨打电话

4> 接收发送消息（recv send）---》通话

5> 关闭套接字（close）------------》挂电话

2》函数接口

1> socket

int socket(int domain, int type, int protocol);

功能：创建套接字

参数：

domain：协议族

          AF_UNIX, AF_LOCAL        本地通信

          AF_INET                             IPv4

          AF_INET6                           IPv6

type：套接字类型

          SOCK_STREAM:流式套接字

          SOCK_DGRAM：数据报套接字

          SOCK_RAW：原始套接字

protocol：协议 - 填0 自动匹配底层 ，根据type

系统默认自动帮助匹配对应协议

传输层：IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_ICMP

网络层：htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL)

返回值：

成功 文件描述符

失败 -1，更新errno

2> bind

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

功能：绑定

参数：

socket：套接字

addr：用于通信结构体 (提供的是通用结构体，需要根据选择通信方式，填充对应结构体-通信当时socket第一个参数确定)

addrlen：结构体大小

返回值：成功 0 失败-1,更新errno

通用结构体：

struct sockaddr {

sa_family_t sa_family;

char sa_data[14];

}

ipv4通信结构体：

struct sockaddr_in {

sa_family_t sin_family;

in_port_t sin_port;

struct in_addr sin_addr;

};

struct in_addr {

uint32_t s_addr;

};

本地通信结构体：

struct sockaddr_un {

sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */

char sun_path[108]; /* pathname */

};

3> listen

int listen(int sockfd, int backlog);

功能:监听，将主动套接字变为被动套接字

参数：

sockfd：套接字

backlog：同时响应客户端请求链接的最大个数，不能写0.

不同平台可同时链接的数不同，一般写6-8个

(队列1：保存正在连接)

(队列2，连接上的客户端)

返回值：成功 0 失败-1,更新errno  

4> accept

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

accept(sockfd,NULL,NULL);

功能：阻塞函数，阻塞等待客户端的连接请求，如果有客户端连接，

则accept()函数返回，返回一个用于通信的套接字文件;

参数：

Sockfd ：套接字

addr： 链接客户端的ip和端口号

如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;

addrlen：结构体的大小

如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;

返回值：

成功：文件描述符; //用于通信

失败：-1，更新errno

 5> recv

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

功能: 接收数据

参数：

sockfd： acceptfd ;

buf 存放位置

len 大小

flags 一般填0，相当于read()函数

MSG_DONTWAIT 非阻塞

返回值：

< 0 失败出错 更新errno

==0 表示客户端退出

>0 成功接收的字节个数

 6> connect

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

功能：用于连接服务器；

参数：

sockfd：socket函数的返回值

addr：填充的结构体是服务器端的；

addrlen：结构体的大小

返回值

-1 失败，更新errno

正确 0

7> send

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

功能：发送数据

参数：

sockfd:socket函数的返回值

buf：发送内容存放的地址

len：发送内存的长度

flags：如果填0，相当于write();

 3》代码展示

1>服务器代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[128] = {0};// 1.创建套接字（socket）---------------》有手机int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (socketfd < 0){perror("socket err\n");return -1;}printf("socketfd: %d\n", socketfd);// 2.指定(自己）网络信息--------------------》有号码// struct sockaddr_in// {//     sa_family_t sin_family;  /* address family: AF_INET *///     in_port_t sin_port;      /* port in network byte order *///     struct in_addr sin_addr; /* internet address */// };// /* Internet address. */// struct in_addr// {//     uint32_t s_addr; /* address in network byte order */// };struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;//协议组　IPv4saddr.sin_port = htons(8888);//端口号saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.253.145");//本机地址// 3.绑定套接字（bind）------------------》绑定手机（插卡）if (bind(socketfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0){perror("bind err\n");return -1;}printf("bind ok\n");// 4.监听套接字（listen）-----------------》待机if (listen(socketfd, 6) < 0){perror("listen err\n");return -1;}printf("listen ok\n");// 5.接收客户端连接连接请求（accept）--》接电话int acceptfd = accept(socketfd, NULL, NULL);if (acceptfd < 0){perror("accept err\n");return -1;}printf("acceptfd: %d\n", acceptfd);// 6.接收、发送数据（recv send）---》通话int ret;while (1){ret = recv(acceptfd, buf, sizeof(buf), 0);//接收客户端的数据if (ret < 0){perror("recv error\n");return -1;}else if (ret == 0)//客户端退出{printf("client exit\n");break;}else{printf("buf: %s\n", buf);//打印接收到的数据memset(buf, 0, sizeof(buf));//清空缓存区的数据，防止影响下次接收}}// 7.关闭套接字（close）-----------------》挂电话close(acceptfd);close(socketfd);return 0;
}

2> 客户端代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char buf[128] = {0};// 1.创建套接字（socket）------------》有手机int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (socketfd < 0){perror("socket err\n");return -1;}printf("%d\n", socketfd);// 2.指定（服务器）网络信息--------》有对方的号码struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(8888);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.253.145");// 3.连接（connect）-------------------》拨打电话if (connect(socketfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0){perror("connect err\n");return -1;}printf("connect ok\n");// 4.接收发送消息（recv send）---》通话while (1){scanf("%s", buf);//输入数据// fgets(buf,sizeof(buf),stdin);if(strcmp(buf,"exit")==0)//判断是否为exit{break;}// write(socketfd, buf, sizeof(buf));send(socketfd, buf, sizeof(buf), 0);//发送到服务器}// 5.关闭套接字（close）------------》挂电话close(socketfd);return 0;
}

 4》改进版

地址和端口都通过参数传入

自动获取本机地址0.0.0.0

增加来电显示功能：显示客户端连入的地址

 1> 服务器代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{if (argc != 2){perror("argc err\n");return -1;}char buf[128] = {0};// 1.创建套接字（socket）---------------》有手机int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (socketfd < 0){perror("socket err\n");return -1;}printf("socketfd: %d\n", socketfd);// 2.指定(自己）网络信息--------------------》有号码// struct sockaddr_in// {//     sa_family_t sin_family;  /* address family: AF_INET *///     in_port_t sin_port;      /* port in network byte order *///     struct in_addr sin_addr; /* internet address */// };// /* Internet address. */// struct in_addr// {//     uint32_t s_addr; /* address in network byte order */// };struct sockaddr_in saddr,caddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");//全局地址，自动获取本机地址// saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;// 3.绑定套接字（bind）------------------》绑定手机（插卡）if (bind(socketfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0){perror("bind err\n");return -1;}printf("bind ok\n");// 4.监听套接字（listen）-----------------》待机if (listen(socketfd, 6) < 0){perror("listen err\n");return -1;}printf("listen ok\n");// 5.接收客户端连接连接请求（accept）--》接电话while (1)//循环等待客户端链接{int len = sizeof(caddr);int acceptfd = accept(socketfd, (struct sockaddr *)&caddr,&len);if (acceptfd < 0){perror("accept err\n");return -1;}printf("acceptfd: %d\n", acceptfd);printf("port: %d  ip: %s\n",ntohs(caddr.sin_port),inet_ntoa(caddr.sin_addr));//来电显示，显示客户端信息// 6.接收、发送数据（recv send）---》通话int ret;while (1){ret = recv(acceptfd, buf, sizeof(buf), 0);if (ret < 0){perror("recv error\n");return -1;}else if (ret == 0){printf("client exit\n");break;}else{printf("buf: %s\n", buf);memset(buf, 0, sizeof(buf));}}// 7.关闭套接字（close）-----------------》挂电话close(acceptfd);}close(socketfd);return 0;
}

2> 客户端代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{if (argc != 3){perror("argc err\n");return -1;}char buf[128] = {0};// 1.创建套接字（socket）------------》有手机int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (socketfd < 0){perror("socket err\n");return -1;}printf("%d\n", socketfd);// 2.指定（服务器）网络信息--------》有对方的号码struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);// 3.连接（connect）-------------------》拨打电话if (connect(socketfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0){perror("connect err\n");return -1;}printf("connect ok\n");// 4.接收发送消息（recv send）---》通话while (1){// scanf("%s", buf);fgets(buf, sizeof(buf), stdin);if (strcmp(buf, "exit\n") == 0){break;}write(socketfd, buf, sizeof(buf));// send(socketfd, buf, sizeof(buf), 0);}// 5.关闭套接字（close）------------》挂电话close(socketfd);return 0;
}

今天的分享就到这里结束啦，如果有哪里写的不好的地方，请指正。
如果觉得不错并且对你有帮助的话点个关注支持一下吧！

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