UNIX系统TCP/IP Socket接口的应用

ccbxlb

UNIX系统TCP/IP Socket接口的应用

  Socket接口是TCP/IP网络的API（应用程序接口）。它定义了许多函数和例程，程序员可以用它开发TCP/IP网络上的应用程序，可以在CLIENT/SERVER模型中制作自己的应用程序通信接口。今天，Socket接口是TCP/IP网络最为通用的API之一。
TCP/IP协议组可以实现面向连接和无连接两种网络通信。面向连接的协议在两个连接端点之间建立一条虚电路，两个端点之间的链路可以看作是直接的点到点的连接。两个端点只有在建立连接后才能传输数据。在面向连接的网络通信中，数据按字节流形式传输。无连接协议在传输报文前，不用建立连接。无连接协议每个报文包含一个完整，精确的传送地址。在无连接网络通讯中，数据按数据包形式流动。网络通信包含两台主机或两个进程，网络对话的每一端称为一个端点。可将Socket看作网络通信的一个端点，当使用Socket接口对网络通信编程时，Socket是网络通信过程中端点的抽象表示。程序在网络对话的每端都需要先建立一个Socket，即为一个Socket数据结构分配存储空间。

图1，图2是面向连接的和无连接的Socket使用综述图。

图1 面向连接协议时socket的使用

图2 无连接协议时socket的使用

一．系统调用说明：？？

有关消息队列的系统调用均需下列头文件：

#include <sys/types.h>;

#include <sys/socket.h>;

#include <arpa/inet.h>;

#include <netinet/in.h>;

#include <fcntl.h>;

1。socket 调用

建立一个socket，即为一个socket数据结构分配存储空间。并初步定义socket的属性。调用格式如下：

int s, domain, type, protocol;

s = socket (domain, type, protocol);

domain：协议族和地址族，确定socket使用的一组协议。与三个符号常数有关：

PF_INET 表示互联网协议族，一般选用此参数。

PF_VNIX 表示VNIX内部协议族。

PF_NS 表示Xerox网络服务协议族。

type：通信类型，与两个符号常数有关：

SOCK_STREAM 以字节流形式通信，面向连接的协议使用这种形式。

SOCK_DGRAM 数据以独立的数据包形式流动，无连接协议使用这种形式。

protocol：指明此socket请求使用的协议，可以使用相关符号常数来表示：

IPPROTO_TCP 表示TCP协议。

IPPROTO_UDP 表示UDP协议。

s：如调用成功，返回socket描述符。否则返回-1。

2。connect调用

启动和远地主机的直接连接，只有面向连接的客户程序使用此函数。调用格式如下：

int s, namelen;

struct sockaddr *name;

int connect (s, name, namelen);

s： socket句柄，是socket函数返回的socket描述符。

name： 远地socket地址，是一个指向特定socket地址结构的指针。此结构保存了一个地址族，一个协议端口和一个网络主机地址。

namelen： 地址长度，简单地告诉socket执行体远地socket地址结构（第二个参数）按字节的大小。

返回值： 连接成功返回0，不成功返回-1。

3。bind调用

配置一个socket的本地地址（包括主机地址和协议端口）。指明socket将使用本地的哪一个协议端口进行数据传送。面向连接的服务器程序，无连接的服务器程序，无连接的客户程序使用此函数。调用格式如下：

int s, namelen;

struct sockaddr *name;

int bind (s, name, namelen);

s： socket句柄，socket函数返回的socket描述符。

name： 本地socket地址，是指向特定socket地址结构的指针。指明用于通信的本地协议端口。

namelen： 本地socket地址结构的长度。

返回值： 调用成功返回0，不成功返回-1。

4。listen调用

建立一个输入数据队列，将到达本地的客户服务请求保存在此队列上，直到程序处理它们。面向连接的服务器程序使用此函数。调用格式如下：

int s, backlog;

int listen (s, backlog);

s： socket句柄，socket函数返回的socket描述符。

backlog： 定义最大队列长度，一般可定义为5。如果一个客户服务请求到来时，输入队列已满，此socket将拒绝连接请求客户程序将受到一个出错信息。

返回值： 调用成功返回0，不成功返回-1。

5。accept调用

使服务器进程进入睡眠状态，等待客户进程的连接请求。收到连接请求后将建立一个新的socket，并将新socket和客户进程连接起来。即将请求连接的客户进程的地址配置到新的socket中去，而初始socket仍具有任意网络地址，因此它可继续接收进来的服务请求。以后发送和接收数据都使用这个新建的socket。面向连接的服务器进程使用此函数。调用格式如下：

int s, addrlen;

struct sockaddr *addr;

int accept (s, addr, addrlen);

s： socket句柄，socket函数返回的socket描述符。在此socket的基础上建立一个新socket 。

addr： 用于存放客户程序socket地址。

addrlen： 客户程序socket地址长度。

返回值： 调用成功返回新建socket的描述符，否则返回-1。

6。write，writev，send，sendto，sendmsg调用

Socket API提供这五个函数来发送数据。在SCO UNIX环境中支持其中三个：面向连接的协议使用write，send两个函数。在面向连接的协议中，程序使用connect函数配置一个面向连接的socket，此socket包含远地主机的地址信息，因此，在传送数据时不需再指明目的地址。无连接的协议使用sendto，函数，在函数调用中需指明目的地址。调用格式如下：

int s, buflen, flags, namelen;

char buf [n];

struct sockaddr *name;

int write (s, buf, buflen);

int send (s, buf, buflen, flags);

int sendto (s, buf, buflen, flags, name, namelen);

s： socket句柄，accept函数返回的socket描述符。

buf： 指向一个包含传输信息的数据缓冲区。

buflen： 指明传送数据缓冲区的大小。

flags: 传输控制标志，可将数据设置为优先级较高的带外数据传送

name: 远地socket地址。

namelen: 远地socket地址长度。

返回值： 调用成功返回发送数据的长度（以字节为单位），否则返回-1。

7．read，readv，reav，recvfrom，recvmsg调用 socket API提供五个与传送数据函数对应的接收函数：read，readv，reav，recvfrom和recvmsg。SCO UNIX环境中支持其中两个：面向连接的协议使用read函数，它与write函数对应。无连接的协议使用recvfrom，它与sendto函数相对应，需在参数中指明地址。调用格式如下：

int s, buflen;

char buf [n];

int read (s, buf, buflen);

int recvfrom (s, buf, buflen, flags, name, namelen);

s： socket句柄，accept函数返回的socket描述符。

buf： 指向一个包含传输信息的数据缓冲区。

buflen： 指明传送数据缓冲区的大小。

flags: 传输控制标志，可将数据设置为优先级较高的带外数据传送。

name: 远地socket地址。

namelen: 远地socket地址长度。

返回值： 调用成功返回接收数据的长度（以字节为单位），否则返回 -1。

二．示例程序

示例程序可在SCO UNIX环境下编译，运行，分为服务器程序和客户程序，均采用面向连接的协议。可在网络或单机上运行（将程序中定义的IP地址根据情况修改）。与/usr/lib/libsocket.a一起编译。运行时先启动server进程，再启动client进程，按提示输入需传送的字符，即可看到传送结果。

服务器程序：

#include <fcntl.h>;

#include <netinet/in.h>;

#include <arpa/inet.h>;

#include <sys/types.h>;

#include <sys/socket.h>;

#define SERV_TCP_PORT 6000 //定义服务器的PORT端口

int sockfd,newsockfd;

err_dump(char *string)

{

printf("%s\n",string);

perror("system error message:";

close(sockfd);

close(newsockfd);

}

main()

{

int client,n;

char packet[80],*HELLO="hello",*cli_addr_str;

ushort cli_port;

struct sockaddr_in serv_addr,cli_addr;

if ((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)

printf("socket error.\n"; //建立socket

bzero((char *)&amp;serv_addr,sizeof(serv_addr));

serv_addr.sin_family = AF_INET;

serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

serv_addr.sin_port = htons(SERV_TCP_PORT);

//配置地址结构serv_addr

if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&amp;serv_addr,sizeof(serv_addr))<0)

//指明socket的数据传送端口地址

{err_dump("Server:bind error.";exit(1);}

listen(sockfd,5); //建立数据输入队列

for (;

{

strcpy(packet,"\0";

client=sizeof(cli_addr);

newsockfd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&amp;cli_addr,&amp;client);

//等待客户进程的连接请求

if (newsockfd<0)

{err_dump("Server:accept error.";exit(1);}

n=read(newsockfd,packet,80); //读入客户进程传送的数据

packet[n]='\0';

cli_addr_str=inet_ntoa(cli_addr.sin_addr.s_addr);

cli_port=ntohs(cli_addr.sin_port); //转换地址格式，用于显示

printf("packet from remote ip address:%s.\nremote port:%d.\n",\

cli_addr_str,cli_port);

printf("packet length:%d bytes.\n",n);

printf("packet=%s.\n",packet);

write(newsockfd,HELLO,6); //发送回应信息

close(newsockfd);

}

}

客户程序：

#include <fcntl.h>;

#include <netinet/in.h>;

#include <sys/types.h>;

#include <sys/socket.h>;

#define HOST_ADDR "134.162.33.50"

#define HOST_PORT 6000

int sockfd;

err_dump(char *string)

{

printf("%s\n",string);

perror("system error message:";

close(sockfd);

}

main()

{

char packet[80],bpacket[80],recepack[6],quit[]={'q','\0'};

struct sockaddr_in serv_addr;

int sockfd,connectfd,bindfd,writefd,n;

bzero((char *)&amp;serv_addr,sizeof(serv_addr));

serv_addr.sin_family = PF_INET;

serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(HOST_ADDR);

serv_addr.sin_port = htons(HOST_PORT);

for(;

{

printf("input string to send or 'q' to quit.\n";

gets(packet);

if (strcmp(packet,quit)==0)

exit(0);

if ((sockfd = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))<0) //建立socket

{err_dump("socket error.";exit(1);}

if ((connectfd = connect(sockfd,(struct sockaddr *)&amp;serv_addr,\

sizeof(serv_addr)))<0) //连接服务器进程

{err_dump("connect error.");exit(1);}

if ((writefd=write(sockfd,packet,strlen(packet)))<0)//发送信息

{err_dump("write error.");exit(1);}

printf ("sockfd=%d,bindfd=%d,connectfd=%d,writefd=%d.\n",\

sockfd,bindfd,connectfd,writefd);

strcpy (recepack,'\0');

read(sockfd,recepack,80); //读回应信息

n = strlen(recepack);

printf("read len=%d.\n",n);

printf("packet from server:%s.\n",recepack);

close(sockfd);

}

}