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计算机网络自顶向下（2）----socket编程

news 2025/7/3 12:05:51

1.套接字

套接字是用于在计算机网络中进行通信的一种技术。它是操作系统提供的一种接口，通过该接口，应用程序可以通过网络连接进行数据的传输和接收。

套接字包含了一个IP地址和一个端口号，用于唯一标识一个网络连接。通过套接字，应用程序可以使用不同的协议（如TCP、UDP）进行数据的传输。

2.socket

套接字（Socket）是一种编程接口，用于实现网络通信。它是操作系统提供的一种抽象，允许应用程序通过网络进行数据传输和接收。

在网络编程中，套接字通常被称为 Socket。通过 Socket，应用程序可以通过网络连接到其他计算机并与其进行通信。Socket 提供了一种标准的编程接口，使得应用程序可以使用不同的协议（如 TCP、UDP）进行数据传输。

1.创建socket

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

domain：指定地址家族，例如AF_INET或AF_INET6。
type：指定socket类型，例如SOCK_STREAM（用于TCP）或SOCK_DGRAM（用于UDP）。
protocol：通常设置为0，让系统选择type参数对应的默认协议。

2.绑定

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

sockfd：socket文件描述符。
addr：指向包含地址信息的sockaddr结构的指针。
addrlen：sockaddr结构的大小。

在Linux网络编程中，recvfrom 是一个系统调用，用于从（已连接的或未连接的）socket接收数据。对于未连接的socket（例如UDP socket），recvfrom 允许接收来自任何发送者的数据，并返回发送者的地址信息。

#include <sys/socket.h>ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

sockfd：接收数据的socket文件描述符。
buf：指向缓冲区的指针，该缓冲区用于存储接收到的数据。
len：缓冲区的大小，即要接收的最大数据量。
flags：指定调用行为的标志，例如 MSG_DONTWAIT（非阻塞操作）或 MSG_PEEK（查看数据但不从缓冲区中移除）。
src_addr：指向 sockaddr 结构的指针，该结构用于存储发送者的地址信息。如果不需要此信息，可以设置为 NULL。
addrlen：指向 socklen_t 类型的指针，它初始化为 src_addr 结构的大小。在调用返回时，addrlen 被设置为实际存储在 src_addr 中的地址的大小。

sendto 是Linux网络编程中的一个系统调用，用于向一个指定的地址发送数据。这个系统调用通常用于UDP协议，因为UDP是无连接的，所以需要在每次发送数据时指定目标地址。对于TCP协议，由于它是面向连接的，所以通常使用 send 或 write 系统调用来发送数据。

#include <sys/socket.h>ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <strings.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include "Log.hpp"
#include "InetAddr.hpp"// echo server -> client -> server
enum
{SOCKET_ERROR = 1,BIND_ERROR,USAGE_ERROR
};const static int defaultfd = -1;class UdpServer
{
public:UdpServer(uint16_t port) : _sockfd(defaultfd), _port(port), _isrunning(false){}void InitServer(){// 1. 创建udp socket 套接字 --- 必须要做的_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (_sockfd < 0){LOG(FATAL, "socket error, %s, %d\n", strerror(errno), errno);exit(SOCKET_ERROR);}LOG(INFO, "socket create success, sockfd: %d\n", _sockfd);// 2.0 填充sockaddr_in结构struct sockaddr_in local; // struct sockaddr_in 系统提供的数据类型。local是变量，用户栈上开辟空间。int a = 100; a = 20;bzero(&local, sizeof(local));local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(_port); // port要经过网络传输给对面，先到网络，_port：主机序列-> 主机序列，转成网络序列// a. 字符串风格的点分十进制的IP地址转成 4 字节IP// b. 主机序列，转成网络序列// in_addr_t inet_addr(const char *cp) -> 同时完成 a & b// local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str()); // "192.168.3.1" -> 字符串风格的点分十进制的IP地址 -> 4字节IPlocal.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // htonl(INADDR_ANY);// 2.1 bind sockfd和网络信息(IP(?) + Port)int n = bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));if (n < 0){LOG(FATAL, "bind error, %s, %d\n", strerror(errno), errno);exit(BIND_ERROR);}LOG(INFO, "socket bind success\n");}void Start(){// 一直运行，直到管理者不想运行了， 服务器都是死循环// UDP是面向数据报的协议_isrunning = true;while (true){char buffer[1024];struct sockaddr_in peer;socklen_t len = sizeof(peer); // 必须初始化成为sizeof(peer)// 1. 我们要让server先收数据ssize_t n = recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);if (n > 0){buffer[n] = 0;InetAddr addr(peer);LOG(DEBUG, "get message from [%s:%d]: %s\n", addr.Ip().c_str(), addr.Port(), buffer);// 2. 我们要将server收到的数据，发回给对方sendto(_sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr *)&peer, len);}}_isrunning = false;}~UdpServer(){}private:int _sockfd;// std::string _ip; // 暂时这样写，这个地方不是必须的.TODOuint16_t _port;  // 服务器所用的端口号bool _isrunning;
};

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>void Usage(std::string proc)
{std::cout << "Usage:\n\t" << proc << " serverip serverport\n"<< std::endl;
}// ./udpclient serverip serverport
int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 3){Usage(argv[0]);exit(1);}std::string serverip = argv[1];uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);// 1. 创建socketint sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(sockfd < 0){std::cerr << "socket error" << std::endl;}// 2. client要不要bind？一定要，client也要有自己的IP和PORT。要不要显式[和server一样用bind函数]的bind？不能！不建议！！// a. 如何bind呢？udp client首次发送数据的时候，OS会自己自动随机的给client进行bind --- 为什么？防止client port冲突。要bind，必然要和port关联！// b. 什么时候bind呢？首次发送数据的时候// 构建目标主机的socket信息struct sockaddr_in server;memset(&server, 0, sizeof(server));server.sin_family = AF_INET;server.sin_port = htons(serverport);server.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverip.c_str());std::string message;// 2. 直接通信即可while(true){std::cout << "Please Enter# ";std::getline(std::cin, message);sendto(sockfd, message.c_str(), message.size(), 0, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server));struct sockaddr_in peer;socklen_t len = sizeof(peer);char buffer[1024];ssize_t n = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer)-1, 0, (struct sockaddr*)&peer, &len);if(n > 0){buffer[n] = 0;std::cout << "server echo# " << buffer << std::endl;}}return 0;
}

#include <iostream>
#include <memory>
#include "UdpServer.hpp"void Usage(std::string proc)
{std::cout << "Usage:\n\t" << proc << " local_port\n" << std::endl;
}// ./udpserver port
// 云服务器的port默认都是禁止访问的。云服务器放开端口8080 ~ 8085
int main(int argc, char *argv[])
{if(argc != 2){Usage(argv[0]);exit(USAGE_ERROR);}EnableScreen();// std::string ip = argv[1]; // TODOuint16_t port = std::stoi(argv[1]);std::unique_ptr<UdpServer> usvr = std::make_unique<UdpServer>(port); // C++14usvr->InitServer();usvr->Start();return 0;
}