From 40895a0ce5f8cb38201d2526faf509ea86c07754 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: riba2534 Date: Sun, 13 Jan 2019 11:09:55 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E5=AE=8C=E6=88=90=E7=AC=AC=E4=BA=8C=E7=AB=A0?= =?UTF-8?q?=EF=BC=9A=E5=A5=97=E6=8E=A5=E5=AD=97=E7=B1=BB=E5=9E=8B=E4=B8=8E?= =?UTF-8?q?=E5=8D=8F=E8=AE=AE=E8=AE=BE=E7=BD=AE?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- README.md | 151 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++- ch02/tcp_client.c | 54 +++++++++++++++++ ch02/tcp_server.c | 58 ++++++++++++++++++ 3 files changed, 262 insertions(+), 1 deletion(-) create mode 100644 ch02/tcp_client.c create mode 100644 ch02/tcp_server.c diff --git a/README.md b/README.md index e5673a8..9614b80 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -10,7 +10,7 @@ ## 第一章：理解网络编程和套接字 -本章代码，在[TCP-IP-NetworkNote](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote)中可以找到。 +本章代码，在[TCP-IP-NetworkNote](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote)中可以找到，直接点连接可能进不去。 ### 1.1 理解网络编程和套接字 @@ -300,13 +300,162 @@ file descriptor 3: 16 ## 第二章 套接字类型与协议设置 +本章代码，在[TCP-IP-NetworkNote](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote)中可以找到，直接点连接可能进不去。 + +本章仅需了解创建套接字时调用的 socket 函数。 + ### 2.1 套接字协议及数据传输特性 +#### 2.1.1 创建套接字 +```c +#include +int socket(int domain, int type, int protocol); +/* +成功时返回文件描述符，失败时返回-1 +domain: 套接字中使用的协议族（Protocol Family） +type: 套接字数据传输的类型信息 +protocol: 计算机间通信中使用的协议信息 +*/ +``` +#### 2.1.2 协议族（Protocol Family） +通过 socket 函数的第一个参数传递套接字中使用的协议分类信息。此协议分类信息称为协议族，可分成如下几类： +> 头文件 `sys/socket.h` 中声明的协议族 +> +| 名称 | 协议族 | +| --------- | -------------------- | +| PF_INET | IPV4 互联网协议族 | +| PF_INET6 | IPV6 互联网协议族 | +| PF_LOCAL | 本地通信 Unix 协议族 | +| PF_PACKET | 底层套接字的协议族 | +| PF_IPX | IPX Novel 协议族 | + +本书着重讲 PF_INET 对应的 IPV4 互联网协议族。其他协议并不常用，或并未普及。**另外，套接字中采用的最终的协议信息是通过 socket 函数的第三个参数传递的。在指定的协议族范围内通过第一个参数决定第三个参数。** + +#### 2.1.3 套接字类型（Type） + +套接字类型指的是套接字的数据传输方式，是通过 socket 函数的第二个参数进行传递，只有这样才能决定创建的套接字的数据传输方式。**已经通过第一个参数传递了协议族信息，为什么还要决定数据传输方式？问题就在于，决定了协议族并不能同时决定数据传输方式。换言之， socket 函数的第一个参数 PF_INET 协议族中也存在多种数据传输方式。** + +#### 2.1.4 套接字类型1：面向连接的套接字（SOCK_STREAM） + +如果 socket 函数的第二个参数传递`SOCK_STREAM`，将创建面向连接的套接字。 + +传输方式特征整理如下： + +- 传输过程中数据不会消失 +- 按序传输数据 +- 传输的数据不存在数据边界（Boundary） + +这种情形适用于之前说过的 write 和 read 函数 + +> 传输数据的计算机通过调用3次 write 函数传递了 100 字节的数据，但是接受数据的计算机仅仅通过调用 1 次 read 函数调用就接受了全部 100 个字节。 + +收发数据的套接字内部有缓冲（buffer），简言之就是字节数组。只要不超过数组容量，那么数据填满缓冲后过 1 次 read 函数的调用就可以读取全部，也有可能调用多次来完成读取。 + +**套接字缓冲已满是否意味着数据丢失？** + +> 答：缓冲并不总是满的。如果读取速度比数据传入过来的速度慢，则缓冲可能被填满，但是这时也不会丢失数据，因为传输套接字此时会停止数据传输，所以面向连接的套接字不会发生数据丢失。 + +套接字联机必须一一对应。面向连接的套接字可总结为： + +**可靠地、按序传递的、基于字节的面向连接的数据传输方式的套接字。** + +#### 2.1.5 面向消息的套接字（SOCK_DGRAM） + +如果 socket 函数的第二个参数传递`SOCK_DGRAM`，则将创建面向消息的套接字。面向消息的套接字可以比喻成高速移动的摩托车队。特点如下： + +- 强调快速传输而非传输有序 +- 传输的数据可能丢失也可能损毁 +- 传输的数据有边界 +- 限制每次传输数据的大小 + +面向消息的套接字比面向连接的套接字更具哟传输速度，但可能丢失。特点可总结为： + +**不可靠的、不按序传递的、以数据的高速传输为目的套接字。** + +#### 2.1.6 协议的最终选择 + +socket 函数的第三个参数决定最终采用的协议。前面已经通过前两个参数传递了协议族信息和套接字数据传输方式，这些信息还不够吗？为什么要传输第三个参数呢？ + +> 可以应对同一协议族中存在的多个数据传输方式相同的协议，所以数据传输方式相同，但是协议不同，需要用第三个参数指定具体的协议信息。 + +本书用的是 Ipv4 的协议族，和面向连接的数据传输，满足这两个条件的协议只有 TPPROTO_TCP ，因此可以如下调用 socket 函数创建套接字，这种套接字称为 TCP 套接字。 + +```c +int tcp_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); +``` + +SOCK_DGRAM 指的是面向消息的数据传输方式，满足上述条件的协议只有 TPPROTO_UDP 。这种套接字称为 UDP 套接字： + +```c +int udp_socket = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); +``` + +#### 2.1.7 面向连接的套接字：TCP 套接字示例 + +需要对第一章的代码做出修改，修改好的代码如下： + +- [tcp_client.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch02/tcp_client.c) +- [tcp_server.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch02/tcp_server.c) + +编译： + +```shell +gcc tcp_client.c -o hclient +gcc tcp_server.c -o hserver +``` + +运行： + +```shell +./hserver 9190 +./hclient 127.0.0.1 9190 +``` + +结果： + +``` +Message from server : Hello World! +Function read call count: 13 +``` + +从运行结果可以看出服务端发送了13字节的数据，客户端调用13次 read 函数进行读取。 + +### 2.2 Windows 平台下的实现及验证 + +暂略 + +### 2.3 习题 + +1. 什么是协议？在收发数据中定义协议有何意义？ + + > 答：协议是对话中使用的通信规则，简言之，协议就是为了完成数据交换而定好的约定。在收发数据中定义协议，能够让计算机之间进行正确无误的对话，以此来交换数据。 + +2. 面向连接的套接字 TCP 套接字传输特性有 3 点，请分别说明。 + + > 答：①传输过程中数据不会消失②按序传输数据③传输的数据不存在数据边界（Boundary） + +3. 下面那些是面向消息的套接字的特性？ + + - **传输数据可能丢失** + - 没有数据边界（Boundary） + - **以快速传递为目标** + - 不限制每次传输数据大小 + - **与面向连接的套接字不同，不存在连接概念** + +4. 下列数据适合用哪类套接字进行传输？ + + - 演唱会现场直播的多媒体数据（UDP） + - 某人压缩过的文本文件（TCP） + - 网上银行用户与银行之间的数据传递（TCP） + +5. 何种类型的套接字不存在数据边界？这类套接字接收数据时应该注意什么？ + + > 答：TCP 不存在数据边界。在接收数据时，需要保证在接收套接字的缓冲区填充满之时就从buffer里读取数据。也就是，在接收套接字内部，写入buffer的速度要小于读出buffer的速度。 diff --git a/ch02/tcp_client.c b/ch02/tcp_client.c new file mode 100644 index 0000000..22e3cb9 --- /dev/null +++ b/ch02/tcp_client.c @@ -0,0 +1,54 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include +void error_handling(char *message); + +int main(int argc, char *argv[]) +{ + int sock; + struct sockaddr_in serv_addr; + char message[30]; + int str_len = 0; + int idx = 0, read_len = 0; + + if (argc != 3) + { + printf("Usage : %s \n", argv[0]); + exit(1); + } + //创建套接字，此时套接字并不马上分为服务端和客户端。如果紧接着调用 bind,listen 函数，将成为服务器套接字 + //如果调用 connect 函数，将成为客户端套接字 + //若前两个参数使用PF_INET 和 SOCK_STREAM，则可以省略第三个参数 IPPROTO_TCP + sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); + if (sock == -1) + error_handling("socket() error"); + + memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); + serv_addr.sin_family = AF_INET; + serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); + serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); + //调用 connect 函数向服务器发送连接请求 + if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) + error_handling("connect() error!"); + //当read函数返回0的时候条件为假，跳出循环。 + while (read_len = read(sock, &message[idx++], 1)) + { + if (read_len == -1) + error_handling("read() error!"); + str_len += read_len; + } + printf("Message from server : %s \n", message); + printf("Function read call count: %d \n", str_len); + close(sock); + return 0; +} + +void error_handling(char *message) +{ + fputs(message, stderr); + fputc('\n', stderr); + exit(1); +} \ No newline at end of file diff --git a/ch02/tcp_server.c b/ch02/tcp_server.c new file mode 100644 index 0000000..04e32b4 --- /dev/null +++ b/ch02/tcp_server.c @@ -0,0 +1,58 @@ +#include +#include +#include +#include +#include +#include +void error_handling(char *message); + +int main(int argc, char *argv[]) +{ + int serv_sock; + int clnt_sock; + + struct sockaddr_in serv_addr; + struct sockaddr_in clnt_addr; + socklen_t clnt_addr_size; + + char message[] = "Hello World!"; + + if (argc != 2) + { + printf("Usage : %s \n", argv[0]); + exit(1); + } + //调用 socket 函数创建套接字 + serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); + if (serv_sock == -1) + error_handling("socket() error"); + + memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); + serv_addr.sin_family = AF_INET; + serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); + serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); + //调用 bind 函数分配ip地址和端口号 + if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) + error_handling("bind() error"); + //调用 listen 函数将套接字转为可接受连接状态 + if (listen(serv_sock, 5) == -1) + error_handling("listen() error"); + + clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr); + //调用 accept 函数受理连接请求。如果在没有连接请求的情况下调用该函数，则不会返回，直到有连接请求为止 + clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_addr, &clnt_addr_size); + if (clnt_sock == -1) + error_handling("accept() error"); + //稍后要将介绍的 write 函数用于传输数据，若程序经过 accept 这一行执行到本行，则说明已经有了连接请求 + write(clnt_sock, message, sizeof(message)); + close(clnt_sock); + close(serv_sock); + return 0; +} + +void error_handling(char *message) +{ + fputs(message, stderr); + fputc('\n', stderr); + exit(1); +} \ No newline at end of file