TCP协议服务端与客户端_tcp客户端和服务器区别-程序员宅基地

技术标签: 网络  网络协议  tcp/ip  

一、TCP/IP协议简介

什么是TCP/IP

TCP/IP协议是一种用于因特网的通信协议。TCP指传输控制协议(Transmission Control Protocol),IP指网际协议(Internet Protocol)。

TCP/IP协议簇中的协议

TCP/IP协议是一个协议簇,其中包含许多协议,囊括了应用层、传输层、网络层以及网络访问层。

  • 应用层包括:
    ①超文本传输协议(HTTP),万维网的基本协议
    ②TFTP文件传输协议
    ③Telnet远程登录协议
    ④SNMP网络管理协议
    ⑤DNS域名解析
  • 网络层包括:
    ①网际(IP)协议
    ②因特网消息控制协议ICMP
    ③ARP地址解析协议
    ④RARP反向地址解析协议
  • 网络访问层:
    网络访问层是TCP/IP协议簇的最底层,它提供物理网络的接口,实现对复杂数据的发送和接收。网络访问层协议为网络接口、数据传输提供了对应的技术规范。TCP/IP中的网络访问层对应OSI七层网络模型中的物理层和数据链路层。
    OSI七层网络模型

TCP、UDP的区别

TCP、UDP都是TCP/IP协议簇中的通信协议,其中TCP(Transmission Control Protocol)是面向连接的协议,而UDP(User Data Protocol)则是一个非连接的协议。

二、TCP协议应用

TCP的三次握手

TCP协议在进行数据通信之前必须建立连接,而TCP建立连接采用“三次握手”的方式。
TCP的三次握手
三次握手的过程就像打电话,如下:
小刘打电话给王哥,这个打电话的动作即发起连接请求(第一次握手),王哥听到来电铃声接起电话并说:“喂,小刘啊,听得到吗?”,这一步骤就如上图服务端响应客户端的连接请求(第二次握手),这时小刘听见电话里传来王哥的声音,知道王哥已经响应,便说道:“王哥,可以听到。”,这一步即上图中客户端对服务端的第三次握手,此时连接便已成功建立,小刘(客户端)和王哥(服务端)就可以进行通信了。

TCP的四次挥手

四次挥手
如同三次挥手像打电话一样,四次挥手也可以像挂断电话一般。如下:
小刘(客户端):王哥,事情大概就是这个样子。
王哥(服务端):好,这个事情你放心,没问题。
王哥(服务端):小刘,没啥事的话我就挂了啊。
小刘(客户端):好嘞,再见王哥。
此时连接断开。
拨打/挂断电话跟TCP的三次握手/四次挥手过程不完全一致,但可以用这个过程去初步理解,初步理解后再根据其原理进行深入理解。

TCP服务器

TCP服务器建立的流程是创建套接字、绑定套接字、监听套接字,然后进行收发消息、处理消息的操作。

1、创建套接字

函数原型,TCP协议的通信依靠套接字,在使用套接字之前,需要先使用socket()函数创建套接字,使用该函数时需要传入地址族(af)、数据传输方式/套接字类型(type)、传输协议三个参数(protocol)。
af为地址族(Address Family),即IP地址类型,常用的有AF_INET和AF_INET6。AF是"Address Family"的简写,INET是"Internet"的简写。AF_INET表示的是IPV4地址,AF_INET6则表示的是IPV6地址。(也可以使用PF(Protocol Family)前缀,与AF一致)
type为数据传输方式/套接字类型,常用的有SOCK_STREAM(数据流式套接字/面向连接的套接字)和SOCK_DGRAM(数据报式套接字/无连接的套接字)。
protocol为传输协议,常用的有IPPROTO_TCP和IPPROTO_UDP,分别表示TCP传输协议和UDP传输协议。在使用TCP或UDP协议时,由于SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM分别只能用于TCP、UDP,因此该参数可以填0,系统会自行适配传输协议。

int socket(int af, int type, int protocol);
INT sockfd = 0;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(0 > sockfd)
{
    
    SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Create socket fail\r\n");
    return -1;
}

2、绑定、监听套接字

函数原型,sock为socket文件描述符,addr为sockaddr结构体变量的指针,addrlen为addr变量的大小。

int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
struct sockaddr_in ServerAddr = {
    0};
memset(&ServerAddr, 0, sizeof(ServerAddr));
ServerAddr.sin_family = AF_INET;
ServerAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
ServerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");
if(0 > bind(sockfd, (struct sockaddr*)&ServerAddr,sizeof(ServerAddr)))
{
    
    SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Bind failed\r\n");
    return -1;
}

函数原型,sock为socket文件描述符,backlog为请求队列的最大长度。

int listen(int sock, int backlog);
if(0 < listen(sockfd, SERVER_MAX_CON))
{
    
    SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Listen failed\r\n");
    return -1;
}
return sockfd;

3、接收连接

TCP服务器完成套接字的创建、绑定与监听操作后,需要调用accept函数接收客户端的连接,函数原型为:

int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

accpet()函数的参数与listen()函数的一致,不过返回值为客户端的socket描述符。

INT connfd = 0;
connfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
if(0 > connfd)
{
    
    SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:accept failed\r\n");
}

4、数据传输

连接建立后,即可进行数据的传输。主要使用recv()函数和send()函数。函数原型如下:

int send(SOCKET sock, const char *buf, int len, int flags);
int recv(SOCKET sock, char *buf, int len,int flags);

其中,sock为套接字,buf为要发送或者存储接收数据的缓冲区地址,len为发送/接收的数据的字节数,flags为发送/接收数据的选项(一般为0或者NULL即可)。recv()函数和send()函数的返回值都为接收/发送的实际字节数。

struct sockaddr ClientAddr = {
    0};
struct sockaddr_in ClientAddrIn = {
    0};
INT iRes = 0;
ULONG ulNameLen = 0;
CHAR *szBuf[1024] = {
    0};

memset(&ClientAddr, 0, sizeof(ClientAddr));
memset(&ClientAddrIn, 0, sizeof(ClientAddrIn));
ulNameLen = sizeof(struct sockaddr);
connfd = (INT *)void_sockfd;

if(0 == getsockname(connfd, &ClientAddr, (socklen_t *)&ulNameLen))
{
    
    memcpy(&ClientAddrIn, &ClientAddr, ulNameLen);
    SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "INFO:Client connect,IP:%s:%d\r\n",inet_ntoa(ClientAddrIn.sin_addr),ntohs(ClientAddrIn.sin_port));
}
else
{
    
    SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Get client IP address failed\r\n");
}
while(1)
{
    
    iRes = recv(connfd, szBuf, sizeof(szBuf), 0);
    if(0 > iRes)
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Recv buf From %s failed,iRes:%d\r\n", inet_ntoa(ClientAddrIn.sin_addr), iRes);            
    }
    else if(iRes > 0)
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "INFO:Recv buf:%s From:%s\r\nLen:%d\r\n", szBuf, inet_ntoa(ClientAddrIn.sin_addr), iRes);
    }
    else
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "INFO:Connect From %s stop\r\n", inet_ntoa(ClientAddrIn.sin_addr));
        return;
    }
}

服务器实例:

#include "tcp_server.h"
#include "../log/log.h"

VOID main()
{
    
    INT sockfd = 0;

    sockfd = Socket_Init();
    if(0 > sockfd)
    {
    
        printf("exec failed\r\n");
        return;
    }
    Socket_Process(sockfd);
}

INT Socket_Init()
{
    
    INT sockfd = 0;    
    struct sockaddr_in ServerAddr = {
    0};
    
    memset(&ServerAddr, 0, sizeof(ServerAddr));

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(0 > sockfd)
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Create socket fail\r\n");
        return -1;
    }

    ServerAddr.sin_family = AF_INET;
    ServerAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    ServerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");
    if(0 > bind(sockfd, (struct sockaddr*)&ServerAddr,sizeof(ServerAddr)))
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Bind failed\r\n");
        return -1;
    }
    if(0 < listen(sockfd, SERVER_MAX_CON))
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Listen failed\r\n");
        return -1;
    }
    return sockfd;
}

VOID Socket_Process(INT sockfd)
{
    
    INT connfd = 0; 
    pthread_t th_process;

    while(1)
    {
    
        connfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
        if(0 > connfd)
        {
    
            SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:accept failed\r\n");
        }
        /* 连接成功后进入线程 */
        pthread_create(&th_process, NULL, Server_Process, (VOID *)connfd);        
    }
}

VOID Server_Process(VOID *void_sockfd)
{
    
    INT connfd = 0;
    struct sockaddr ClientAddr = {
    0};
    struct sockaddr_in ClientAddrIn = {
    0};
    INT iRes = 0;
    ULONG ulNameLen = 0;
    CHAR *szBuf[1024] = {
    0};

    memset(&ClientAddr, 0, sizeof(ClientAddr));
    memset(&ClientAddrIn, 0, sizeof(ClientAddrIn));
    ulNameLen = sizeof(struct sockaddr);
    connfd = (INT *)void_sockfd;

    if(0 == getsockname(connfd, &ClientAddr, (socklen_t *)&ulNameLen))
    {
    
        memcpy(&ClientAddrIn, &ClientAddr, ulNameLen);
        SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "INFO:Client connect,IP:%s:%d\r\n",inet_ntoa(ClientAddrIn.sin_addr),ntohs(ClientAddrIn.sin_port));
    }
    else
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Get client IP address failed\r\n");
    }
    while(1)
    {
    
        iRes = recv(connfd, szBuf, sizeof(szBuf), 0);
        if(0 > iRes)
        {
    
            SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "ERROR:Recv buf From %s failed,iRes:%d\r\n", inet_ntoa(ClientAddrIn.sin_addr), iRes);            
        }
        else if(iRes > 0)
        {
    
            SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "INFO:Recv buf:%s From:%s\r\nLen:%d\r\n", szBuf, inet_ntoa(ClientAddrIn.sin_addr), iRes);
        }
        else
        {
    
            SaveLog(MODULE_TCPSERVER, "INFO:Connect From %s stop\r\n", inet_ntoa(ClientAddrIn.sin_addr));
            return;
        }
    }
}

TCP客户端

如同服务器,TCP客户端在数据传输之前也需要创建套接字,不同于服务器的是,客户端创建套接字后无需绑定、监听操作,直接使用connect()函数连接至服务器即可。

/************************  
函数名:connect
参数:sock  套接字
	server_addr  服务器地址结构体
	addrlen  服务器地址结构体大小
返回值:0为成功,小于0失败
************************/
int connect(int sock, struct sockaddr *server_addr, socklen_t addrlen);

客户端实例

VOID main()
{
    
    INT sockfd = 0;   

    sockfd = ConnectServer();
    Client_Process(sockfd);   
}

VOID Client_Process(INT sockfd)
{
    
    INT i = 0;
    INT iRes   = 0;
    INT iMsgLen = 0;
    CHAR szBuf[1024] = {
    0};
    CHAR szHead[TCP_MSG_HEAD_LEN] = {
    0};
    sprintf(szBuf, "This is a hello msg!\r\nIs used to do test for server");
    /* 组装消息头 */
    iMsgLen = strlen(szBuf);
    PackMsgHead(MSG_PRINT, iMsgLen, szHead);
    /* 发送消息头 */
    iRes = send(sockfd, szHead, TCP_MSG_HEAD_LEN, 0);
    if(0 > iRes)
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPCLIENT, "ERROR:Send buf failed,iRes:%d\r\n", iRes);
        return;
    }
    SaveLog(MODULE_TCPCLIENT, "INFO:Send head:%s\r\nLen:%d\r\n", szHead, iRes);
    sleep(1);
    /* 发送消息体 */
    iRes = send(sockfd, szBuf, iMsgLen, 0);
    if(0 > iRes)
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPCLIENT, "ERROR:Send buf failed,iRes:%d\r\n", iRes);
        return;
    }
    SaveLog(MODULE_TCPCLIENT, "INFO:Send buf:%s\r\nLen:%d\r\n", szBuf, iRes);
    sleep(1);
    while(1);
}

INT ConnectServer()
{
    
    INT sockfd = 0;
    struct sockaddr_in cli_addr;

    memset(&cli_addr, 0, sizeof(cli_addr));
    cli_addr.sin_family = AF_INET;
    cli_addr.sin_port   = htons(SERVER_PORT);
    cli_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sockfd < 0)
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPCLIENT, "ERROR:Create socket fail\r\n");
        return -1;
    }
    if(0 > connect(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, sizeof(cli_addr)))
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPCLIENT, "ERROR:connect server failed\r\n");
        return -1;
    }
    SaveLog(MODULE_TCPCLIENT, "INFO:connect server success\r\n");
    return sockfd;
}

VOID PackMsgHead(TCP_MSG_TYPE_E eMsgType, ULONG ulMsgLen, CHAR *pcOutBuf)
{
    
    if(NULL == pcOutBuf)
    {
    
        SaveLog(MODULE_TCPCLIENT, "Buf is null");
        return;
    }
    TCP_MSG_HEAD_S stTcpMsgHead;
    memset(&stTcpMsgHead, 0, sizeof(stTcpMsgHead));
    stTcpMsgHead.eMsgType = eMsgType;
    stTcpMsgHead.ulMsgLen = ulMsgLen;
    memcpy(pcOutBuf, (CHAR *)&stTcpMsgHead, sizeof(stTcpMsgHead));
}

相关结构体、宏定义等

/* tcp_client.h */
#ifndef _TCP_CLIENT_H_
#define _TCP_CLIENT_H_

#include "../../common/common.h"

#define SERVER_PORT     14000           //TCP服务器使用的端口号
#define SERVER_IP       "192.168.1.80"  //服务器IP地址

INT ConnectServer();
VOID Client_Process(INT sockfd);

#endif


/* tcp_server.h */
#ifndef _TCP_SERVER_H_
#define _TCP_SERVER_H_

#include "../../common/common.h"

#define SERVER_PORT     14000
#define SERVER_MAX_CON  100		//最大连接数
#define SERVER_IP       "192.168.0.80"
#define MAX_LOG_SIZE    4096

INT  Socket_Init();
VOID Socket_Process(INT sockfd);
VOID Server_Process(VOID *void_sockfd);

#endif


/* tcp.h */
#ifndef _TCP_H_
#define _TCP_H_
#include "../common/common.h"

#define TCP_MSG_HEAD_LEN sizeof(TCP_MSG_HEAD_S)

typedef enum
{
    
    MSG_PRINT = 0xFF00, //0xFF00
    MSG_ERROR           //0xFF01
}TCP_MSG_TYPE_E;

typedef struct tagTcpMsgHead
{
    
    TCP_MSG_TYPE_E eMsgType;
    ULONG ulMsgLen;
}TCP_MSG_HEAD_S;

#endif


/* common.h */
#ifndef _COMMON_H_
#define _COMMON_H_

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <stddef.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdarg.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>
#include <uinstd.h>

#define INT         int
#define CHAR        char
#define FLOAT       float
#define DOUBLE      double
#define SHORT       short
#define LONG        long
#define UINT        unsigned int
#define ULONG       unsigned long
#define UCHAR       unsigned char
#define USHORT      unsigned short
#define VOID        void
#define STATIC      static
#define CONST       const

extern INT Exec_Shell(CONST CHAR* pcCmd, CHAR *pcOutBuf, INT iLen);

#endif

日志功能

/* log.c */
#include "log.h"

VOID LogWright(CHAR *pcModule, CHAR *pcFile, CHAR *pcFunc, INT iLine, CONST CHAR *pcFormat, ...)
{
    
    va_list argList = {
    0};
    CHAR szLogTemp[MAX_LOG_SIZE] = {
    0};
    CHAR szLogHeader[256] = {
    0};
    CHAR szFileName[64] = {
    0};
    FILE *fpLogFile;
    CHAR szTime[64] = {
    0};
    INT iRes = 0;
    struct tm *stNowTime;
    time_t nowTime;

    time(&nowTime);
    stNowTime = localtime(&nowTime);
    sprintf(szFileName, "../log/%04d%02d%02d%s.log", stNowTime->tm_year + 1900, stNowTime->tm_mon + 1, stNowTime->tm_mday, pcModule);
    sprintf(szTime, "%d-%d-%d %d:%d:%d", stNowTime->tm_year + 1900, stNowTime->tm_mon + 1, stNowTime->tm_mday, stNowTime->tm_hour, stNowTime->tm_min, stNowTime->tm_sec);
    va_start(argList, pcFormat);    
    vsnprintf(szLogTemp, MAX_LOG_SIZE, pcFormat, argList);
    va_end(argList);
    snprintf(szLogHeader, sizeof(szLogHeader), "[%s]  [FILE: %s]  [FUNC: %s]  [LINE: %d] ------ ", szTime, pcFile, pcFunc, iLine);
    fpLogFile = fopen(szFileName, "a+");
    if(NULL == fpLogFile)
    {
    
        printf("FILE:tcp_client_log.c LINE:%d fopen %s error!\r\n", __LINE__, szFileName);
        return;
    }
    fwrite(szLogHeader, 1, strlen(szLogHeader), fpLogFile);
    fwrite(szLogTemp, 1, strlen(szLogTemp), fpLogFile);
    fclose(fpLogFile);
}
/* log.h */
#ifndef _LOG_H_
#define _LOG_H_

#include "../../common/common.h"

#define MAX_LOG_SIZE    4096

#define MODULE_TCPSERVER    "tcp_server"
#define MODULE_TCPCLIENT    "tcp_client"

#define SaveLog(module, format, ...)\
{
      \
    LogWright((CHAR *)module, (CHAR *)__FILE__, (CHAR *)__FUNCTION__, (INT)__LINE__, format, ##__VA_ARGS__);\
}

extern VOID LogWright(CHAR *pcModule, CHAR *pcFile, CHAR *pcFunc, INT iLine, CONST CHAR *pcFormat, ...);

#endif
版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接:https://blog.csdn.net/Meryl00/article/details/125234026

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文章浏览阅读69次。环境保护、 保护地球、 校园环保、垃圾分类、绿色家园、等网站的设计与制作。 总结了一些学生网页制作的经验:一般的网页需要融入以下知识点:div+css布局、浮动、定位、高级css、表格、表单及验证、js轮播图、音频 视频 Flash的应用、ul li、下拉导航栏、鼠标划过效果等知识点,网页的风格主题也很全面:如爱好、风景、校园、美食、动漫、游戏、咖啡、音乐、家乡、电影、名人、商城以及个人主页等主题,学生、新手可参考下方页面的布局和设计和HTML源码(有用点赞△) 一套A+的网_垃圾分类网页设计目标怎么写

C# .Net 发布后,把dll全部放在一个文件夹中,让软件目录更整洁_.net dll 全局目录-程序员宅基地

文章浏览阅读614次,点赞7次,收藏11次。之前找到一个修改 exe 中 DLL地址 的方法, 不太好使,虽然能正确启动, 但无法改变 exe 的工作目录,这就影响了.Net 中很多获取 exe 执行目录来拼接的地址 ( 相对路径 ),比如 wwwroot 和 代码中相对目录还有一些复制到目录的普通文件 等等,它们的地址都会指向原来 exe 的目录, 而不是自定义的 “lib” 目录,根本原因就是没有修改 exe 的工作目录这次来搞一个启动程序,把 .net 的所有东西都放在一个文件夹,在文件夹同级的目录制作一个 exe._.net dll 全局目录

BRIEF特征点描述算法_breif description calculation 特征点-程序员宅基地

文章浏览阅读1.5k次。本文为转载,原博客地址:http://blog.csdn.net/hujingshuang/article/details/46910259简介 BRIEF是2010年的一篇名为《BRIEF:Binary Robust Independent Elementary Features》的文章中提出,BRIEF是对已检测到的特征点进行描述,它是一种二进制编码的描述子,摈弃了利用区域灰度..._breif description calculation 特征点

房屋租赁管理系统的设计和实现,SpringBoot计算机毕业设计论文_基于spring boot的房屋租赁系统论文-程序员宅基地

文章浏览阅读4.1k次,点赞21次,收藏79次。本文是《基于SpringBoot的房屋租赁管理系统》的配套原创说明文档,可以给应届毕业生提供格式撰写参考,也可以给开发类似系统的朋友们提供功能业务设计思路。_基于spring boot的房屋租赁系统论文