《UNIX网络编程 卷1:套接字联网API》读书笔记(一):网络编程简介
概述
要编写通过计算机网络通信的程序,首先要确定这些程序相互通信所用的协议。大多数网络是按照划分成客户和服务器来组织的。本章及后续章节的焦点是TCP/IP协议族,也可称为网际协议族。下图为客户与服务器使用TCP在同一个以太网中通信:
图1.1 客户与服务器使用TCP在同一个以太网进行通信
同一网络中的客户机与服务器无需出于同局域网,上图1.1所示的是同一个局域网。下图1.2所示的是处于不同局域网的客户机与服务器,这两个局域网通过使用路由器连接到广域网。
图1.2 出于不同局域网的客户主机与服务器主机通过广域网进行连接
如今讨论Unix是经常使用POSIC一词,它是一种被多数厂商采纳的标准。
一个简单的时间获取客户程序
- // 该头文件包含了大部分网络程序都需要的许多系统头文件
- #include "unp.h"
- // main函数定义,其形式参数就是命令行参数
- int
- main(int argc, char **argv)
- {
- int sockfd, n;
- char recvline[MAXLINE + ];
- struct sockaddr_in servaddr;
- if (argc != )
- err_quit("usage: a.out <IPaddress>");
- // socket函数创建一个网际(AF_INET)字节流(SOCK_STREAM)套接字,该函数返回一个小整数描述符。如果socket函数调用失败,调用err_sys函数放弃程序运行
- if ( (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, )) < )
- err_sys("socket error");
- // 把IP地址和端口号填入一个网际套接字地址结构(一个名为servadrr的sockdrr_in结构变量),使用bzero把整个结构清零
- bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
- // 置地址族为AF_INET,端口号为13,IP地址为第一个命令行参数的值(argv[1])
- // 网际套接字结构中IP地址和端口号必须使用特定格式,为此调用库函数htons去转换二进制端口号,又调用inet_pton去把ASCII命令行参数转换为合适的格式
- servaddr.sin_family = AF_INET;
- servaddr.sin_port = htons(); /* daytime server */
- if (inet_pton(AF_INET, argv[], &servaddr.sin_addr) <= )
- err_quit("inet_pton error for %s", argv[]);
- // connect函数应用于TCP套接字时,将由它的第二个参数指向套接字地址结构指定的服务器建立一个TCP连接
- // 套接字地址结构的长度必须作为该函数的第三个参数指定
- if (connect(sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < )
- err_sys("connect error");
- // 使用read函数读取服务器的应答,并用标准I/O函数fputs输出结果
- // 把read放在循环以便读取完数据,当read返回0或者负数时终止循环
- while ( (n = read(sockfd, recvline, MAXLINE)) > ) {
- recvline[n] = ; /* null terminate */
- if (fputs(recvline, stdout) == EOF)
- err_sys("fputs error");
- }
- if (n < )
- err_sys("read error");
- // 终止程序运行
- exit();
- }
我们从官网www.unpcook.com下载源代码unpv13e.tar.gz。解压后进入文件夹。我的是Ubuntu系统。根据文件夹中Readme的提示输入相应的命令。
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e$ ./configure
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e$ cd ./lib
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/lib$ make
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e$ cd ./libfree
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/libfree$ make
- // 如果报错如下,则需要在当前目录下打开inet_ntop.c文件
- // 将第60行的size_t size修改为socklen_t size 然后保存
- // 重新输入make后不报错即可
- gcc -I../lib -g -O2 -D_REENTRANT -Wall -c -o inet_ntop.o inet_ntop.c
- inet_ntop.c: In function ‘inet_ntop’:
- inet_ntop.c::: error: argument ‘size’ doesn’t match prototype
- size_t size;
- ^
- In file included from inet_ntop.c:::
- /usr/include/arpa/inet.h::: error: prototype declaration
- extern const char *inet_ntop (int __af, const void *__restrict __cp,
- ^
- make: *** [inet_ntop.o] Error
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/libfree$ cd ../libgai
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/libgai$ make
- // 以下的warning不用理会
- /usr/include/arpa/inet.h: In function ‘inet_ntop’:
- inet_ntop.c::: warning: ‘best.len’ may be used uninitialized in this function [-Wmaybe-uninitialized]
- if (best.base == - || cur.len > best.len)
- ^
- inet_ntop.c::: note: ‘best.len’ was declared here
- struct { int base, len; } best, cur;
- ^
- gcc -I../lib -g -O2 -D_REENTRANT -Wall -c -o inet_pton.o inet_pton.c
- ar rv ../libunp.a in_cksum.o inet_ntop.o inet_pton.o
- a - in_cksum.o
- a - inet_ntop.o
- a - inet_pton.o
- ranlib ../libunp.a
- // 用root权限将以上编译生成的libunp.a 文件复制到/usr/lib目录中
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/libgai$ cd ..
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e$ sudo cp libunp.a /usr/lib
- [sudo] redhat 的密码:
- // 打开unp.h文件将其中的#include "../config.h" 改成 #include "config.h"
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e$ vim lib/unp.h
- // 进入intro目录编译客户端文件并用root权限运行
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e$ cd intro/
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/intro$ make daytimetcpcli
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/intro$ sudo ./daytimetcpcli 127.0.0.1
- // 错误提示无法连接
- connect error: Connection refused
- // 我们先打开服务器
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/intro$ make daytimetcpsrv
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/intro$ sudo ./daytimetcpsrv
- // 然后再打开另一个终端,在那里再运行客户端即可
- redhat@redhat-virtual-machine:~/桌面/unpv13e/intro$ sudo ./daytimetcpcli 127.0.0.1
- [sudo] redhat 的密码:
- Mon Dec ::
上面提到了客户端获取时间的程序代码,下面为服务器端的程序。
- #include "unp.h"
- #include <time.h>
- int
- main(int argc, char **argv)
- {
- int listenfd, connfd;
- struct sockaddr_in servaddr;
- char buff[MAXLINE];
- time_t ticks;
- listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, );
- // 填写一个网际套接字地址结构并调用bind函数,把服务器的端口捆绑到所创建的套接字中
- bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
- servaddr.sin_family = AF_INET;
- servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
- servaddr.sin_port = htons(); /* daytime server */
- Bind(listenfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));
- // 调用listen函数把该套接字转换成一个监听套接字,使来自客户端的连接可以在该套接字上由内核接受
- // socket、bind、listen这三个函数调用步骤是任何tcp服务器准备监听描述符的正常步骤
- // LISTENQ定义在头文件中,它指定系统内核允许在这个监听描述副符上排队的最大客户连接数
- Listen(listenfd, LISTENQ);
- // 服务器进程在accept调用中被投入睡眠,等待客户的连接
- // TCP连接的三次握手完毕时accept返回,其返回值是一个被称为已连接描述符的新描述符
- for ( ; ; ) {
- connfd = Accept(listenfd, (SA *) NULL, NULL);
- // time函数获取当前时间,ctime函数把时间转换成直观可读的时间格式
- ticks = time(NULL);
- // snprintf函数在这个字符串末尾添加一个回车符和一个换行符
- // write函数把结果字符串写给客户
- snprintf(buff, sizeof(buff), "%.24s\r\n", ctime(&ticks));
- Write(connfd, buff, strlen(buff));
- // 终止连接
- Close(connfd);
- }
- }
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