TCP简单链接的编程实现

TCP简单链接的编程实现

本文主要介绍TCP应用层的编码实现。

TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议，它是互联网协议套件（TCP/IP）中的核心协议之一，广泛应用于需要可靠数据传输的场景，如：网页浏览、文件传输、电子邮件等。

TCP简单链接的编程实现

• TCP简单链接的编程实现
• 编码实现
• • tcp简单服务器实现
  • tcp简单客户端实现
• 实现tcp编程之前需要明确的数据条件
• • tcp服务端
  • TCP客户端
• 相关函数介绍
• • [`int socket(int domain,int type, int protocol);`](#int socket(int domain,int type, int protocol);)
  • • 参数说明
    • • domain（协议族/地址族）
      • type（套接字类型）
      • protocol（协议）
    • 返回值

编码实现

tcp简单服务器实现

//头文件
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <unistd.h>  
#include <arpa/inet.h>


#define PORT 8080 //端口号 
#define BUFFER_SIZE 1024 //接收buffer的缓存区大小

int main() {  
    int server_fd;//绑定的套接字
    int new_socket;  //建立的tcp连接
    struct sockaddr_in server_address; //服务地址 
    int addrlen = sizeof(server_address);  
    struct sockaddr_in address; //建立连接时获取到的客户端地址 
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0}; //接受缓冲区 
    char *response = "Hello from server";  //发送数据

    // 1.创建套接字  
    /*
        AF_INET：域： IPV4：AF_INET；  IPV6： AF_INET6  本地通信：AF_UNIX或AF_LOCAL 底层数据包接口（用于直接访问网络层数据包）： AF_PACKET
        SOCK_STREAM：类型，TCP填SOCK_STREAM;UDP填SOCK_DGRAM;原始套接字填SOCK_RAW
        0：协议，一般填0（根据 domain 和 type 自动选择合适的协议），原始套接字编程时需填充

        返回值：成功时：返回一个非负整数，表示套接字的文件描述符；失败时：返回 -1，并设置 errno 以指示错误类型。
    */
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {  
        perror("Socket failed");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  

    //2.地址快速重用
    /*
        server_fd:套接字描述符
        SOL_SOCKET：表示选项的级别
        optname:表示要设置选项的名称
        &flag：指向设置值的指针
        len:设置值的大小

        返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置 errno 以指示错误类型
    */
    int flag=1;
    int len=sizeof(int);
    if(setsockopt(server_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&flag,len)!=0){
        perror(("setsockopt SO_REUSEADDR failed"));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //2.绑定套接字到端口  （设置域，ip，端口）

    address.sin_family = AF_INET;  
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  //INADDR_ANY 的值是 0x00000000，表示 0.0.0.0，这是一个特殊的 IPv4 地址。
    //当将套接字绑定到 INADDR_ANY 时，服务器会监听所有本地网络接口（包括环回接口 127.0.0.1 和所有物理网卡的 IP 地址）
    address.sin_port = htons(PORT);  

    //3.绑定
     if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {  
        perror("Bind failed");  
        close(server_fd);  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  

    // 4.监听连接  
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {  //3：backlog正在三次握手的客户端链表的上限=2*backlog+1
        perror("Listen failed");  
        close(server_fd);  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  

    printf("Server listening on port %d\n", PORT);  

    // 5.接受连接  
    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {  
        perror("Accept failed");  
        close(server_fd);  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  

    // 读取客户端发送的数据  
    read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);  
    printf("Message from client: %s\n", buffer);  

    // 发送响应给客户端  
    send(new_socket, response, strlen(response), 0);  
    printf("Response sent to client\n");  

    // 关闭套接字  
    close(new_socket);  
    close(server_fd); 

    return 0;

}

tcp简单客户端实现

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <unistd.h>  
#include <arpa/inet.h>  

#define PORT 8080  
#define BUFFER_SIZE 1024  

int main() {  
    int sock = 0;  
    struct sockaddr_in serv_addr;  
    char *message = "Hello from client";  
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};  

    // 创建套接字  
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {  
        perror("Socket creation error");  
        return -1;  
    }  

    serv_addr.sin_family = AF_INET;  
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);  

    // 将IPv4地址从字符串转换为二进制形式  
    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {  
        perror("Invalid address/ Address not supported");  
        return -1;  
    }  

    // 连接到服务器  
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {  
        perror("Connection Failed");  
        return -1;  
    }  

     // 发送消息给服务器  
    send(sock, message, strlen(message), 0);  
    printf("Message sent to server\n");  

    // 读取服务器的响应  
    read(sock, buffer, BUFFER_SIZE);  
    printf("Response from server: %s\n", buffer);  

    // 关闭套接字  
    close(sock);  

    return 0;  
}  

实现tcp编程之前需要明确的数据条件

tcp服务端

（1）发送端口号
（2）接受数据的缓冲区
（3）发送端ip地址
（4）要发送的数据
（5）要设置三次握手的客户端链表的上限值

TCP客户端

（1）接收端口号
（2）接受数据的缓冲区
（3）接收端ip地址
（4）要发送的数据

相关函数介绍

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

socket 函数是网络编程中用于创建套接字的核心函数。它定义在 <sys/socket.h> 头文件中，用于创建一个通信端点（套接字），并返回一个文件描述符，以便后续的通信操作（如绑定、监听、连接、发送和接收数据等）。

参数说明

domain（协议族/地址族）

指定通信的协议族，常见的值包括：

• AF_INET：IPv4 协议族（用于 TCP/IPv4 和 UDP/IPv4）。
• AF_INET6：IPv6 协议族（用于TCP/IPv6 和 UDP/IPv6）。
• AF_UNIX 或 AF_LOCAL：本地通信（用于同一台机器上的进程间通信）。
• AF_PACKET：底层数据包接口（用于直接访问网络层数据包）。

type（套接字类型）

指定套接字的类型

SOCK_STREAM：面向连接的流套接字（如 TCP）。

SOCK_DGRAM：无连接的数据报套接字（如 UDP）。

SOCK_RAW：原始套接字（用于直接访问网络层协议，如 ICMP）。

protocol（协议）

指定具体的协议，通常设置为 0，表示根据 domain 和 type 自动选择合适的协议。

• 如果 domain 是 AF_INET 且 type 是 SOCK_STREAM，则默认使用 IPPROTO_TCP（TCP 协议）。
• 如果 domain 是 AF_INET 且 type 是 SOCK_DGRAM，则默认使用 IPPROTO_UDP（UDP 协议）。
• 如果使用原始套接字（SOCK_RAW），则需要显式指定协议，如 IPPROTO_ICMP。

返回值

• 成功时：返回一个非负整数，表示套接字的文件描述符。
• 失败时：返回 -1，并设置 errno 以指示错误类型。