TCPIP网络编程与C代码示例

TCP/IP网络编程与C代码示例摘要：本文主要内容包括:TCP/IP网络编程中用到的基本概念,在win32下使用winsock进行编程的指导以及对应的源码。在OSI的各层所使用的协议：1.应用层：Telnet,FTP,HTTP,DNS,SMTP,POP32.传输层：TCP,UDPTCP:面向连接的可靠的传输协议，通信前建立三次握手，握手成功后才能通信，对数据准确性要求较高的场合使用，如从网上载的安装文件，不能缺少任何信息UDP:是无连接的，不可靠的传输协议，不需要建立连接，也没有重传和确认的机制，在实时性要求较高，但对数据准确度要求不是很高的场合使用，如视频会议，在线观看电影，当中丢失个别数据包并不影响整体的效果。3.网络层：IP因为OSI七层结构较为复杂，所以使用较多的是TCP/IP模型，现在TCP/IP已经成为Internet上通用的工业标准TCP/IP模型包括4个层次：应用层，传输层，网络层，网络接口端口1.为了标识通信实体中进行通信的进程（应用程序），TCP/IP协议提出了协议端口的概念2.端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区）。应用程序通过系统调用和某端口建立连接（binding）后，传输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出3.端口用一个整数型标识符来表示，即端口号。端口号跟协议相关，TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立4.端口使用一个16位的数字来表示，它的范围是0~65535，1024以下的端口号保留给预定义的服务，例如，http使用80端口套接字（Socket）1.Socket的出现，使得程序员可以很方便的访问TCP/IP，从而开发各种网络应用的程序2.套接字存在于通信区域中，通信区域也叫地址族，他是一个抽象的概念，主要用于通过套接通信的进程的共有特性综合在一起。套接字通常只与同一个区域的套接字交换数据。套接字的类型1.流式套接字（SOCK_STREAM）提供面向连接的，可靠的数据传输服务，数据无差错，无重复的发送，且按发送的顺序接收，基于TCP协议2.数据保式套接字(SOCK_DGRAM)提供无连接的服务，数据包以独立包形式发送，不提供无错误的保证，数据可能丢失或重复，且接收顺序混乱，基于UDP协议基于TCP（面向连接）的Socket编程服务器端顺序：1.加载套接字库2.创建套接字（socket）3.将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind）4.将套接字设为监听模式，准备接收客户请求（listen）5.等待客户请求的到来；当请求带来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字（accept）6.用返回的套接字和客户端进行通信（send/recv）7.返回，等待另一个客户请求8.关闭套接字(closesocket)客户端程序：1.加载套接字库2.创建套接字(socket)3.向服务器发送连接请求（connect）4.和服务器端进行通信(send/receive)5.关闭套接字(closesocket)基于UDP（面向无连接）的socket编程服务器端（接收端）程序：1.加载套接字库2.创建套接字（socket）3.将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind）4.等待接收数据（recvfrom）5.关闭套接字(closesocket)客户端（发送端）程序1.加载套接字库2.创建套接字（socket）3.向服务器发送数据（sendto）4.关闭套接字(closesocket)创建基于TCP协议的CS程序的Server端所涉及的相关函数说明（按使用的先后顺序排列）：1.intWSAStartup（WORDwVersionRequested,LPWSADATAlpWSAData）:作用是加载套接字库和进行套接字库的版本协商a.参数wVersionRequested：用于指定准备加载的Winsock库的版本，高位字节指定所需要的Winsock库的副版本，低位字节则是主版本，可用MAKEWORD(X,Y)(其中，x为高位字节，y为低位字节)方便获得wVersionRequested的正确值。b.参数lpWSAData：指向WSADATA结构的指针，WSAStartup用其加载的库版本有关的信息填在这个结构中2.SOCKETsocket(intaf,inttype,intprotocol):a.参数af指定地址族，对于TCP/IP协议的套接字，它只能是AF_INET(也可写成PF_INET)。b.参数type指定Socket类型，对于1.1版本的Socket，它只支持两种类型的套接字，SOCK_STREAM指定产生流式套接字，SOCK_DGRAM产生数据报套接字。c.参数protocol与特定的地址家族相关的协议，如果指定为0，那么他就会根据地址格式和套接字类别，自动为你选择一个合适的协议。这是推荐使用的一种选择协议的方式。3.intbind(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen):a.第一个参数指定要绑定的套接字，第二个参数指定该套接字的本地地址信息，是指向sockaddr结构的指针变量，由于该地址结构是为了所有的地址家族准备使用的，这个结构可能（通常会）随使用的网络协议不同而不同，所以，要用第三个参数指定该地址结构的长度。sockaddr机构定义如下：structsockaddr{u_shortsa_family;charsa_data[14];}b.上述结构第一个字段指定该地址家族，在这里必须设为AF_INET。sa_data仅仅是表示要求一块内存分配区，起到占位的作用，该区域中指定与协议相关的具体地址信息。由于实际要求的只是内存区，所以对于不同的协议家族，用不同的结构来替换sockaddr。在TCP/IP中，我们可以用SOCKADDR_IN结构来代替sockaddr，以方便我们填写地址信息。c.structSOCKADDR_IN{shortsin_family;unsignedshortsin_port;structin_addrsin_addr;charsin_zero[8];};sin_family表示地址族，对于IP地址，sin_family成员将一直是AF_INET；成员sin_port指定的将要分配给套接字的端口；成员sin_addr给出的是套接字的主机IP地址；sin_zero只是一个填充数，以使sockaddr_in结构和sockaddr结构的长度一样，一般不用设置。除了sin_family外，SOCKADDR_IN其他成员是按网络字节顺序表示的。所以需要进行转换：htonl(INADDR_ANY)，htons(6000)，其中6000是端口号。另外结构体的名称大写和小写指的是同一个。将IP地址指定为INADDR_ANY，允许套接字向任何分配给本机器的IP地址发送或接收数据。一般一台机器一个网卡，但对于多网卡的机器，INADDR_ANY将简化应用程序的编写。将地址指定为INADDR_ANY，允许一个独立的应用接受发自多个接口的回应。如果我们只想让套接字使用多个IP中的一个地址，必须指定实际地址，要做到这一点，可以用inet_addr()函数，这个函数需要一个IP地址（如192.168.80.88），返回一个适合分配给S_addr的u_long类型的数值。Inet_ntoa()函数完成相反的转换，它接受一个in_addr结构体类型的参数并返回一个以点分十进制的IP地址字符串。htonl把一个u_long类型从主机字节序转换为网络字节序。htons把一个u_short类型从主机字节序转换为网络字节序。4.intlisten(SOCKETs,intbacklog):将套接字设置为监听模式，其中第二个参数设置等待请求连接的最大的值，即如果设置为n，则前n个请求会放置在系统的请求连接队列中，应用程序会依次对这些请求进行服务，但第n+1个连接请求则会被拒绝。5.SOCKETaccept(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*addr,intFAR*addrlen):从客户端接收请求，并创建连接，如果连接成功，则会返回一个当前成功建立连接的套接字，该套接字不是上面创建的监听套接字，而是仅仅适用于当前的一个请求连接，如果建立连接失败，则返回值是INVALID_SOCKET，并且可以适用WSAGetLastError()函数得到相关的失败信息，具体的errorcode具体意义见MSDN中accept函数的最后部分的介绍6.send函数：向客户端发送指定信息7.recv函数：得到从客户端传递过来的信息8.closesocket(SOCKETs):将指定的套接字关闭，从而释放资源9.WSACleanup()：终止对winsocket库的使用10.hello服务器端的实现过程（Win32控制台程序）：说明：1.对于winsock库的类的使用，必须包含winsock2.h头文件2.在setting中的link下的object/librarymodules中添加“ws2_32.lib”，注意和前面的字段之间用空格分隔3.本服务器程序先于服务器端启动#includewinsock2.h#includestdio.hvoidmain(){//加载套接字（winsock）库，加载这段代码拷贝于MSDN中WSAStartup的介绍WORDwVersionRequested;WSADATAwsaData;interr;wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);//版本号为1.1err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);if(err!=0){return;}if(LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1||HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1){WSACleanup();return;}//创建套接字SOCKETsockServer=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//SOCK_STREAM参数设置为TCP连接SOCKADDR_INaddrServer;//设置服务器端套接字的相关属性addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//设置IPaddrServer.sin_family=AF_INET;addrServer.sin_port=htons(1234);//设置端口号//将套接字绑定到本地地址和指定端口上bind(sockServer,(SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCKADDR));//将套接字设置为监听模式，并将最大请求连接数设置成5，超过此数的请求全部作废listen(sockServer,5);SOCKADDR_INaddrClient;//用来接收客户端的设置，包括IP和端口intlen=sizeof(SOCKADDR);while(1)//不断监听{//得到创建连接后的一个新的套接字，用来和客户端进行沟通，原套接字继续监听客户的连接请求SOCKETsockConn=accept(sockServer,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);if(sockConn!=INVALID_SOCKET)//创建成功{charsendInfo[100];//inet_ntoa将结构转换为十进制的IP地址字符串sprintf(sendInfo,welcome%stothistest!,inet_ntoa(addClient.sin_addr));//成功建立连接后向客户端发送数据，结果将显示在客户端上send(sockConn,sendInfo,strlen(sendInfo)+1,0);//从客户端接收数据，结果显示在服务器上charrecvInfo[100];recv(s