嵌入式学习day16-22（2024.04.06-13）

news2024/11/15 20:06:57

文章目录

  • C语言网络编程
    • socket
      • 主机与网络字节序转换
        • inet_addr、inet_aton（ip转换）
        • inet_ntoa 网络字节序转换为IP字符串
        • 端口转换为网络字节序
        • 网络字节序转换为端口
        • atoi （字符串转换为整数）
    • UDP通信流程
      • UDP多进程并发服务器
      • 服务端
      • 客户端
    • TCP通信流程
      • 客户端
      • 服务端
      • TCP粘包
      • 并发服务器

C语言网络编程

socket

在这里插入图片描述

Linux提供的socket
socket套接字类型
1、流式套接字（TCP）
2、数据报套接字（UDP）
3、原始套接字
在这里插入图片描述
网络数据流在cpu中以不同的方式存储，有小端和大端两种方式（小端与人的读写同向，大端与人的读逆向）
在这里插入图片描述
网络传输时先判断是否为小端，若为小端则进行转换。可以用共用体判断是大端还是小端存储。

主机与网络字节序转换

inet_addr、inet_aton（ip转换）

在这里插入图片描述

inet_ntoa 网络字节序转换为IP字符串
端口转换为网络字节序
网络字节序转换为端口

在这里插入图片描述

atoi （字符串转换为整数）

UDP通信流程

在这里插入图片描述
发送流程
1、创建socket函数
int socket(int domain, int type, int protocol);
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
2、sendto，发送函数
发送端代码

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
void send_data(int sockfd,struct sockaddr_in *addr,int len){
        int n=0;
        char buf[1024]={0};

        while(1){
                putchar('>');
                memset(buf,0,sizeof(buf));
                fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
                buf[strlen(buf)-1] = '\0'; // ’\n‘ ==>'\0'
                n = sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr *)addr,len);//发送写buf实际长度，收时写buf最大长度
                if(n < 0){
                        perror("[ERROR] sendto():");
                        exit(EXIT_FAILURE);
                }
                if(strncmp(buf,"quit",4) == 0){
                        printf("END SEND\n");
                        break;
                }
                printf("\033[43msend message:\033[0m %s \n",buf);
        }
        return ;
}

int main(int argc,char *argv[]){

        int sockfd;
        struct sockaddr_in peer_addr;
        int len = sizeof(peer_addr);
        if(argc != 3){
                fprintf(stderr,"Usage : %s ip port !\n",argv[0]);
                exit(EXIT_FAILURE);
        }

        //1、通过socket创建文件描述符
        sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
        if(sockfd == -1){
                perror("[ERROR] socket():");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
        //2、填充服务器ip和端口号
        memset(&peer_addr,0,sizeof(peer_addr)); //初始化结构体
        peer_addr.sin_family=AF_INET;
        peer_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
        peer_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

        //3、发送数据
        send_data(sockfd,&peer_addr,len);
        //4、关闭文件描述符

        close(sockfd);


        return 0;
}

接收流程
1、创建socket
2、绑定ip和端口到socket bind
3、接收数据 recvfrom

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
void recv_data(int sockfd){
	//接收数据函数
	int n = 0;
	char buf[1024] = {0};
	struct sockaddr_in client_addr;
	int len = sizeof(client_addr);

	while(1){
		memset(buf,0,sizeof(buf));
		n = recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&client_addr,&len); //接收发送方IP port 以及数据
		if(n < 0){
			perror("[error] recvfrom():");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		printf("===================================================\n");
		printf("\033[34m Recv from IP = %s \033[0m\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
		printf("\033[34m Recv from PORT = %d \033[0m\n",ntohs(client_addr.sin_port));
		printf("Recv  %d bytes:\033[35m %s\033[0m\n",n,buf);
		if(strncmp(buf,"quit",4) == 0){
			printf("\033[31mEND RECV\033[0m\n");
			break;
		}
	}
	

}


int main(int argc,char *argv[]){
	//参数判断
	if(argc != 3){
		printf("\033[31m %s 参数错误: ip port\033[0m\n");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	int sockfd;
	struct sockaddr_in my_addr;
	int len = sizeof(my_addr);
	//1、创建socket
	sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(sockfd < 0){
		perror("[ERROR] socket():");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	//2、填充ip和端口
	memset(&my_addr,0,sizeof(my_addr)); //初始化结构体
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
	my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

	//3、绑定端口
	if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr,len)<0){
		perror("[ERROR] bind():");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}		
	printf("\033[35m wait recv from port %s \033[0m \n",argv[2]);


	//4、接收数据
	recv_data(sockfd);

	//关闭描述符
	close(sockfd);

	return 0;	
}

UDP多进程并发服务器

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

服务端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

/*udp 多进程服务器端*/
/*
1、创建主进程，用与接收客户端请求
2、接收客户端请求后，分配新的socket以及端口用于和客户端连接
 */


void send_client(struct sockaddr_in *seradd,struct sockaddr_in *newcadd,struct sockaddr_in *newclient);

int main(int argc,char *argv[]){
	/*变量定义*/
	int sfd; //主进程socket
	int len;//记录结构体长度
	int rev;//接收函数返回值
	struct sockaddr_in seradd;//填充服务端信息
	struct sockaddr_in cliadd;//接收客户端信息
	char buf[1024] = {0};  //接收数据缓冲区
	pid_t cpid; //接收子进程号

	/*代码*/
	len = sizeof(seradd);
	//创建主进程
	//1、创建socket
	sfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(sfd == -1){
		perror("error in socket():");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	//2、填充信息到结构体
	memset(&seradd,0,len);
	seradd.sin_family = AF_INET;
	seradd.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
	seradd.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	//3、绑定ip和端口至socket
	rev = bind(sfd,(struct sockaddr *)&seradd,len);
	if(rev == -1){	
		perror("error in bind():");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	//接收数据
	while(1){
		memset(buf,0,sizeof(buf));
		memset(&cliadd,0,len);
		rev = recvfrom(sfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&cliadd,&len);
		if(rev == -1){
			perror("error in recvfrom():");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		//输出客户端信息
		printf("The connect from:\033[32m %s %d\033[0m\n",inet_ntoa(cliadd.sin_addr),ntohs(cliadd.sin_port));
		printf("data : \033[31m %s \033[0m\n",buf);
		//创建子进程
		cpid = fork();
		if(cpid == -1){
			perror("error in fork():");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		else if(cpid == 0){
			struct sockaddr_in new_seradd;//创建新的端口等
			struct sockaddr_in new_client;//创建新的端口等
			memset(&new_seradd,0,len);
			memset(&new_client,0,len);
			new_client = cliadd;
			send_client(&seradd,&new_seradd,&new_client);
			exit(EXIT_SUCCESS);
		}

		}


	return 0;
}




/*函数*/

void send_client(struct sockaddr_in *seradd,struct sockaddr_in *newcadd,struct sockaddr_in *newclient){
	struct sockaddr_in * new_ser; //接收目的ip,并分配新port
	struct sockaddr_in * client; //接收目的ip,并分配新port
	int sfd;
	int len;
	int rev;
	char buf[1024]={0};
	len = sizeof(struct sockaddr_in);
	new_ser = newcadd;
	client = newclient;
	sfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(sfd == -1){
			perror("error in socket():");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		//输出客户端信息
	new_ser->sin_family = seradd->sin_family;
	new_ser->sin_port = htons(0);
	new_ser->sin_addr.s_addr = seradd->sin_addr.s_addr;
	
	rev = bind(sfd,(struct sockaddr *)new_ser,len);
	if(rev == -1){
			perror("error in rev():");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
	printf("以新端口发送数据\n");	

	rev =  sendto(sfd,"SEND NEW PORT",sizeof("SEND NEW PORT"),0,(struct sockaddr*)client,len);
	if(rev == -1){
			perror("error in sendto():");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
	printf("以新端口接收数据\n");	
	while(1){
		memset(buf,0,sizeof(buf));
		rev = recvfrom(sfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)new_ser,&len);
	if(rev == -1){
			perror("error in recvfrom():");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		printf("data:\033[32m%s\n\033[0m",buf);
	}
	close(sfd);
	return ;

}

客户端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

/*udp 多进程客户端*/
/*
1、创建socket，并发送一条信息
2、接收打一条信息 （struct sockaddr_in.sin_port 新更换端口）
 */


int main(int argc,char *argv[]){
	/*变量定义*/
	int sfd;
	int len;
	int rev;
	struct sockaddr_in seradd;
	char buf[1024] = {0};



	/*代码*/
	len = sizeof(seradd);
	//创建主进程
	//1、创建socket
	sfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(sfd == -1){
		perror("error in socket():");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	//2、填充信息到结构体
   memset(&seradd,0,len);
   seradd.sin_family = AF_INET;
   seradd.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
   seradd.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

   //3、发送信息获取端口号
   rev = sendto(sfd,"CONNECT",strlen("CONNECT"),0,(struct sockaddr *)&seradd,len);
	if(rev == -1){
		perror("error in sendto():");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	//4、接收新的端口号	
	memset(buf,0,sizeof(buf));
	memset(&seradd,0,len);
	//接收新的端口号至结构体
	rev = recvfrom(sfd,buf,1024,0,(struct sockaddr *)&seradd,&len);
	if(rev == -1){
		perror("error in recvfrom when acquire new port:");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	printf("接收新端口成功!!!\n");
	printf("请发送数据：\n");

	//正常接收发送数据
	while(1){
		memset(buf,0,sizeof(buf));
		fgets(buf,1024,0);
//		scanf("%s",buf);
//		printf("\n");
		printf("接收数据：%s\n",buf);
		rev = sendto(sfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&seradd,len);
		if(rev == -1){
			perror("error in sendto():");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		rev = strncmp("exit",buf,4);
		printf("rev = %d\n",rev);
		if(rev == 0){
			printf("退出！！！！\n");
			break;
		}
/*	rev = recvfrom(sfd,buf,1024,0,(struct sockaddr *)&seradd),&len);
	if(rev == -1){
		perror("error in recvfrom when acquire new port:");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
*/	
	}

	/*资源关闭*/
	close(sfd);
	return 0;
}

TCP通信流程

客户端

流程：
1、创建socket
2、填充结构体 （bzeor() 清零函数）
3、创建连接 connect
4、发送数据 send (udp 为 sendto)
5、接收数据 recv （udp recvfrom） recv返回0，表示断开连接

服务端

1、创建socket
2、绑定ip 与 端口 bind
3、设置套接字为监听状态，建立监听队列 listen
4、与客户端三次握手建立连接 accept，成功创建一个新的套接字
5、使用新的套接字 接收发送消息 send recv

TCP粘包

原因：
解决方法：
1、使用定长的数据包
2、发送时 数据长度+数据（发送不定长数据）

并发服务器

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