网络编程是Linux开发中的重要部分,Linux环境网络编程是基于Socket的C语言编程,Socket本意是插座,它在网络中描述不同计算机之间通信的方式。网络通信中可以使用TCP或者UDP协议,对于我们来说不会太关心协议本身的细节,而是更关注不同主机之间传输的过程,因此制定了一种用于网络传输数据的编程接口,称为套接字(Socket)。
Socket编程接口内容很多,我自己看了一部分之后感觉学习过程中需要分析数据通信的过程,理解网络中的基础知识才不至于混肴。下面是一些网络编程的基本操作。
1、网络编程的基本概念
- IP地址
网络中的计算机均有唯一IP地址,用来标识它在网路中的身份,我们常见的就是点分十进制写法的IP地址,如“210.187.77.10”。实际上在通信过程中IP地址是以整型方式存储的,如“193921391”。我们看到的点分十进制IP地址是由网络整型IP转为点分IP字符串得到的。 - 端口 网络中的端口不同于硬件中的端口,IP地址标识了网络世界的主机,端口号指明了主机中的具体网络程序,比如FTP端口号是21,端口范围是0~65535,低于256的是系统保留端口。
- 域名 域名是用来代替IP地址来直观标识计算机的直观名称,如百度IP http://www.baidu.com. ping www.baidu.com 表明域名指向的IP地址是202.108.22.43.
- TCP/UDP
TCP与UDP是两种不同的网络传输方式,使用IP和Port,要使用一种约定方式进行数据传输,TCP/UDP就是网络中两种数据传输约定,主要区别是数据传输时是否进行连接。
2、套接字
区别不同应用程序进程间通信和连接,只要使用三个参数:通信的目的IP,使用的传输层协议(TCP/IP)和端口号,编程时这三个参数构成一个套接字接口。
C程序进行套接字编程时,使用sockaddr_in数据类型,这是系统定义的结构体,用于保存套接字信息,定义如下:
struct socketaddr { usigned short int sin_family; uint16_t sin_port; struct in_addr sin_addr; unsigned char sin_zero[8]; }
- sin_family:指定通信的地址类型,如果是TCP/IP通信,该值为
AF_INET
。 - sin_port:套接字使用的端口号。
- sin_addr:要访问的IP地址。
- sin_zero:未使用的字段,填充为0。
套接字的类型
- 流套接字(SOCK_STREAM)
面向连接的可靠数据通信方式,即TCP协议; - 数据报套接字(SOCK_DGRAM) 面向无连接的数据通信方式,即UDP协议;
- 原始套接字(SOCK_RAW) 前面两种是系统定义的,所有信息都要按照这种方式金星封装,原始套接是没有经过处理的IP数据包,可以按照自己程序的要求进行封装。
3、域名与IP
域名取得相对应的IP地址struct hostent *gethostbyname(const char *name);
name是保存域名的字符串,函数返回指向hostent结构体的指针,hostent结构体定义如下:
struct hostent { char *h_name; char **h_aliases; int h_addrtype; int h_length; char **h_addr_list; }
h_name
主机名称h_aliases
主机别名h_addrtype
主机名类型h_length
地址长度h_addr_list
主机IP
IP取得相对应的域名struct hostent *gethostbyaddr(const void *addr,socklen_t len,int type);
参数列表中addr是保存IP地址的字符串,len是IP地址长度,type一般为AF_INET
。
4、网络协议
网络协议是指不同计算机之间进行通信的约定,在进行网络编程时需要遵循这些协议。
- 由协议名取得协议数据
struct protoent *getprotobyname(char *name);
name
是一个协议名称字符串,返回一个protoent结构体指针,protoent定义如下:
struct protoent { char *p_name; char **p_aliases; int p_proto; }
p_name
:协议的名称p_aliases
:协议的别名p_proto
:协议的序号struct protoent *pro=getprotobyname(“tcp”);
- 由协议编号取得协议数据
struct protoent *pro=getprotobynumber(“tcp”);
- 获得系统支持的所有协议
struct protoent *pro
while(pro=getprotoent()) { ... }
5、网络服务
所谓网络服务,指的是网络上的计算机通过运行程序,为其他计算机提供信息或运算的功能。
- 函数getserent的作用是获取系统所支持的服务,getservent函数定义如下
struct servent *getservent(void);
servent结构体如下
struct servent { char *s_name; char **s_aliases; int s_port; char *s_proto; }
s_name
:服务名s_aliases
:服务别名s_port
:服务端口号s_proto
:服务使用的协议
- 服务名称获取服务
struct servent *getservbyname(char *name,char *proto);
- 端口取得服务名称
struct servent *getservbyport(int port,char *proto);
6、网络地址的转换
网络地址本是用32位二进制数来表示的,为了记忆方便,可以用点分十进制数来表示IP地址。同时,网络传输与计算机内部的字符存储方式是不同的,需要相关函数将端口号进行转换。
- 网络地址转换为整型
函数inet_addr
可以将网络IP转为十进制长整型数。long inet_addr(char *cp);
参数cp是一个IP地址字符串,使用这个函数前需要包含头文件
#include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h>
- 长整型地址转为网络地址
函数inet_ntoa
可以将整形地址转为网络地址,进而转换为点分十进制地址。char *inet_ntoa(struct in_addr in);
使用实例:
struct in_addr ip; ip.s_addr=16885952; printf("%s",inet_ntoa(ip));
- 主机字符顺序与网络字符顺序的转换
计算机中的整型与网络中的整型进行交换时,需要相关的函数进行交换。这些函数如下
uint32_t htonl(uint32_t hostlong) uint16_t htons(uint16_t hostshort) uint32_t ntohl(uint32_t netlong) uint16_t ntohs(uint16_t netshort)
7、错误处理
- herror函数显示错误
函数herror
可以显示上一个网络函数发生的错误,定义如下void herror(const char *s);
函数参数是字符串,调用函数是首先输出字符串信息,然后输出错误信息
char s[]="error:"; herror(s);
- 捕获错误编号
网络程序中使用下面的语句来捕获错误编号:extern int h_errno;
捕获到错误编号后,可以用hstrerror函数输出错误信息
char *hstrerror(int err) //err是上面捕获的错误编号h_errno
以上是socket编程的基础知识!