【Linux Day15 TCP网络通讯】

2024-02-04 04:20
文章标签 linux tcp day15 网络通讯

本文主要是介绍【Linux Day15 TCP网络通讯】，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

TCP网络通讯

TCP编程流程

在这里插入图片描述

接口介绍

  • socket()方法是用来创建一个套接字，有了套接字就可以通过网络进行数据的收发。创建套接字时要指定使用的服务类型，使用 TCP 协议选择流式服务（SOCK_STREAM）。

  • **bind()方法是用来指定套接字使用的 IP 地址和端口。**IP 地址就是自己主机的地址，测试程序时可以使用回环地址“127.0.0.1”。端口是一个 16 位的整形值，一般 0-1024 为知名端口，如 HTTP 使用的 80 号端口。这类端口一般用户不能随便使用。其次，1024-4096 为保留端口，用户一般也不使用。4096 以上为临时端口，用户可以使用。在Linux 上，1024 以内的端口号，只有 root 用户可以使用。

  • **listen()方法是用来创建监听队列。**监听队列有两种，一个是存放未完成三次握手的连接，一种是存放已完成三次握手的连接。listen()第二个参数就是指定已完成三次握手队列的长度。

  • accept()处理存放在 listen 创建的已完成三次握手的队列中的连接。每处理一个连接，则accept()返回该连接对应的套接字描述符。如果该队列为空，则 accept 阻塞。

  • connect()方法一般由客户端程序执行，需要指定连接的服务器端的 IP 地址和端口。该方法执行后，会进行三次握手， 建立连接。

  • send()方法用来向 TCP 连接的对端发送数据。send()执行成功，只能说明将数据成功写入到发送端的发送缓冲区中，并不能说明数据已经发送到了对端。send()的返回值为实际写入到发送缓冲区中的数据长度。

  • recv()方法用来接收 TCP 连接的对端发送来的数据。recv()从本端的接收缓冲区中读取数据，如果接收缓冲区中没有数据，则 recv()方法会阻塞；返回值是实际读到的字节数，如果recv()返回值为 0， 说明对方已经关闭了 TCP 连接。

  • close()方法用来关闭 TCP 连接。此时，会进行四次挥手。

客户端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
int main()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);assert(sockfd != -1);struct sockaddr_in saddr;memset(&saddr, 0, sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");int res = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));if (-1 == res){ exit(1);}while (1){char buff[128] = {0};printf("input:\n");fgets(buff, 128, stdin);if (strncmp(buff, "end", 3) == 0){break;}send(sockfd, buff, strlen(buff), 0);memset(buff, 0, 128);recv(sockfd, buff, 127, 0);printf("buff=%s\n", buff);}close(sockfd);exit(0);
}

服务端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>int main()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(-1 == sockfd){exit(1);}struct sockaddr_in saddr;memset(&saddr, 0, sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);                   // htons 将主机字节序转换为网络字节saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 回环地址int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));if (-1 == res){exit(1);}res = listen(sockfd, 5);if (-1 == res){exit(1);}struct sockaddr_in caddr;socklen_t len = sizeof(caddr);int n = 0;int c = -1;while (1) // 服务器循环接收客户端连接{char data[128] = {0};if (n == 0){c = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len); // 阻塞if (c == -1){printf("accept error ");continue;;}}n = recv(c, data, 127, 0); // 阻塞if (n == 0)                //连接关闭{close(c);printf("client close\n");continue;}else if (n < 0)            //出错{printf("recv error");continue;}printf("n = %d, buff = %s\n", n, data);send(c, "OK", 2, 0);}close(sockfd); exit(0);
}

运行结果：

引入多线程处理并发

服务器端代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>void *run(void *arg)
{int c = (int)arg;while (1){char buff[128] = {0};if (recv(c, buff, 127, 0) <= 0){break;}printf("recv(%d)=%s", c, buff);send(c, "ok", 2, 0);}printf("one client over(%d)\n", c);close(c);
}int main()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (-1 == sockfd){exit(1);}struct sockaddr_in saddr, caddr;memset(&saddr, 0, sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));if (-1 == res){exit(1);}listen(sockfd, 10);while (1){int len = sizeof(caddr);int c = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len);if (c < 0){continue;}printf("accept c = %d\n", c);pthread_t id;pthread_create(&id, NULL, run, (void *)c);}close(sockfd);exit(0);
}

运行结果：

引入fork处理并发

服务器端代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>void DealClientLink(int c, struct sockaddr_in caddr)
{while (1){char buff[128] = {0};int n = recv(c, buff, 127, 0);if (n <= 0){break;}printf("%s:%d %s", inet_ntoa(caddr.sin_addr), ntohs(caddr.sin_port), buff);send(c, "OK", 2, 0);}printf("One Client Close\n");close(c);
}void Signal_Fun(int sign)
{wait(NULL);
}
int main()
{signal(SIGCHLD, Signal_Fun); // 用wait()处理僵死进程int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (-1 == sockfd){printf("create sockfd error\n");exit(1);}struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));assert(-1 != res);listen(sockfd, 10);while (1){struct sockaddr_in caddr;int len = sizeof(caddr);int c = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len);assert(-1 != c);printf("%s:%d Link Success\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr), ntohs(caddr.sin_port));pid_t pid = fork();if (-1 == pid){exit(1);}if (0 == pid){DealClientLink(c,caddr);exit(0);   //必须结束子进程，否则会有多个进程调 accept}else{close(c);  //父子进程都需要关闭 c}}close(sockfd);exit(0);
}

运行结果：

TCP连接状态转变图

三次握手

  • 流程图

  • 使用netstat工具查看状态变化（参考图3-8）

四次挥手

  • 流程图

  • 使用netstat命令查看状态（参考图3-8）

TIME_WAIT的作用

在图3-8中，当客户端连接在收到服务器的结束报文段之后，并没有直接进人CLOSED 状态，而是转移到 TIME_WAIT 状态。在这个状态，客户端连接要等待段长为2MSL(Maximum Segment Life，报文段最大生存时间)的时间，才能完全关闭；MSL是 TCP 报文段在网络中的最大生存时间，标准文档 RFC 1122 的建议值是2 min；

TIME WAIT 状态存在的原因有两点:

  1. 可靠地终止TCP 连接

    当服务器发给客户端的ACK中途丢失，客户端收不到ACK,会重新发送FIN，如果此时服务器已经关闭，无法接收来自客户端的FIN,便会陷入一种“藕断丝连”状态（一方关闭，一方未关闭）。这显然是不合适的，因为TCP 连接是全双工的，双方完成数据交换之后，通信双方都必须断开连接以释放系统资源。

  2. 保证让迟来的TCP 报文段有足够的时间被识别并丢弃

    在 Linux 系统上，一个TCP 端口不能被同时打开多次(两次及以上)。当一个TCP 连接处于 TIME_WAIT 状态时，我们将无法立即使用该连接占用着的端口来建立一个新连接。反过来，如果不存在 TIME WAIT 态，则应用序能够立即建立一个和刚关闭的连接相似的连接(这里说的相似，是指它们具有相同的 IP 地址和端口号)。这个新的、和原来相似的连接被称为原来的连接的化身 (incarmation)。新的化身可能接收到属于原来的连接的、携带应用程序数据的 TCP 报文段(迟到的报文段)，这显然是不应该发生的。这就是 TIMEWAIT 状态存在的第二个原因。

TCP协议特点

流式服务

TCP 字节流的特点，发送端执行的写操作次数和接收端执行的读操作次数之间没有任何数量关系，应用程序对数据的发送和接收是没有边界限制的。如下图：

TCP连接的可靠性

  • IPV4报文格式:

  • TCP报文格式：

  • 应答机制

  • 超时重传

TCP 传输是可靠的。首先，TCP 协议采用发送应答机制，即发送端发送的每个 TCP 报文段都必须得到接收方的应答，才认为这个 TCP 报文段传输成功。其次，TCP 协议采用超时重传机制，发送端在发送出1个 TCP 报文段之后启动定时器，如果在定时时间内未收到应答，它将重发该报文段。最后，因为 TCP 报文段最终是以 IP数据报发送的，而 数据报到达接收端可能乱序、重复，所以 TCP 协议还会对接收到的 TCP 报文段重排、整理，再交付给应用层。

粘包问题

在流式服务中如上图3-9所示，尽管报文已经按顺序整理好并接受，但是无法分割成正确的信息，就形成了所谓的粘包问题，为了解决此问题，我们可以每次发送时进行标记分割，以便于接收方进行分析和拆分，如下图：

这篇关于【Linux Day15 TCP网络通讯】的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

原文地址:
本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.chinasem.cn/article/676340。

相关文章

详解Linux中常见环境变量的特点与设置

详解Linux中常见环境变量的特点与设置

《详解Linux中常见环境变量的特点与设置》环境变量是操作系统和用户设置的一些动态键值对,为运行的程序提供配置信息,理解环境变量对于系统管理、软件开发都很重要,下面小编就为大家详细介绍一下吧... 目录前言一、环境变量的概念二、常见的环境变量三、环境变量特点及其相关指令3.1 环境变量的全局性3.2、环境变
阅读更多...
Linux系统中的firewall-offline-cmd详解(收藏版)

Linux系统中的firewall-offline-cmd详解(收藏版)

《Linux系统中的firewall-offline-cmd详解(收藏版)》firewall-offline-cmd是firewalld的一个命令行工具,专门设计用于在没有运行firewalld服务的... 目录主要用途基本语法选项1. 状态管理2. 区域管理3. 服务管理4. 端口管理5. ICMP 阻断
阅读更多...
Linux实现线程同步的多种方式汇总

Linux实现线程同步的多种方式汇总

《Linux实现线程同步的多种方式汇总》本文详细介绍了Linux下线程同步的多种方法,包括互斥锁、自旋锁、信号量以及它们的使用示例,通过这些同步机制,可以解决线程安全问题,防止资源竞争导致的错误,示例... 目录什么是线程同步？一、互斥锁（单人洗手间规则）适用场景：特点：二、条件变量（咖啡厅取餐系统）工作流
阅读更多...
Linux中修改Apache HTTP Server(httpd)默认端口的完整指南

Linux中修改Apache HTTP Server(httpd)默认端口的完整指南

《Linux中修改ApacheHTTPServer(httpd)默认端口的完整指南》ApacheHTTPServer（简称httpd）是Linux系统中最常用的Web服务器之一,本文将详细介绍如何... 目录一、修改 httpd 默认端口的步骤1. 查找 httpd 配置文件路径2. 编辑配置文件3. 保存
阅读更多...
Linux使用scp进行远程目录文件复制的详细步骤和示例

Linux使用scp进行远程目录文件复制的详细步骤和示例

《Linux使用scp进行远程目录文件复制的详细步骤和示例》在Linux系统中,scp（安全复制协议）是一个使用SSH（安全外壳协议）进行文件和目录安全传输的命令,它允许在远程主机之间复制文件和目录,... 目录1. 什么是scp？2. 语法3. 示例示例 1: 复制本地目录到远程主机示例 2: 复制远程主
阅读更多...
Linux基础命令@grep、wc、管道符的使用详解

Linux基础命令@grep、wc、管道符的使用详解

《Linux基础命令@grep、wc、管道符的使用详解》：本文主要介绍Linux基础命令@grep、wc、管道符的使用,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐... 目录grep概念语法作用演示一演示二演示三，带选项 -nwc概念语法作用wc，不带选项-c，统计字节数-
阅读更多...
Linux CPU飙升排查五步法解读

Linux CPU飙升排查五步法解读

《LinuxCPU飙升排查五步法解读》：本文主要介绍LinuxCPU飙升排查五步法,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录排查思路-五步法1. top命令定位应用进程pid2.php top-Hp[pid]定位应用进程对应的线程tid3. printf"%
阅读更多...
Linux下安装Anaconda3全过程

Linux下安装Anaconda3全过程

《Linux下安装Anaconda3全过程》：本文主要介绍Linux下安装Anaconda3全过程,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录简介环境下载安装一、找到下载好的文件名为Anaconda3-2018.12-linux-x86_64的安装包二、或者通
阅读更多...
Linux系统之stress-ng测压工具的使用

Linux系统之stress-ng测压工具的使用

《Linux系统之stress-ng测压工具的使用》：本文主要介绍Linux系统之stress-ng测压工具的使用,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、理论1.stress工具简介与安装2.语法及参数3.具体安装二、实验1.运行8 cpu, 4 fo
阅读更多...
Linux lvm实例之如何创建一个专用于MySQL数据存储的LVM卷组

Linux lvm实例之如何创建一个专用于MySQL数据存储的LVM卷组

《Linuxlvm实例之如何创建一个专用于MySQL数据存储的LVM卷组》：本文主要介绍使用Linux创建一个专用于MySQL数据存储的LVM卷组的实例,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,... 目录在Centos 7上创建卷China编程组并配置mysql数据目录1. 检查现有磁盘2. 创建物理卷3. 创
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2