Linux网络编程

如果你想进入LINUX神奇的网络编程世界，请跟我来，在学习之前
，我只需要你拥有一定的C语言编程知识，就足够了。我会讲述编写网络程序需要的基
本知识。好，今天，让我们一起来看看，网络编程的基本模型－－客户/服务器模型。

　　所谓网络，在软件人员的观点来看，就是很多的用物理链路（比如，以太网，无线
网络）连在一起的计算机，并且安装有网络程序。就像打电话，我们需要知道对方的号
码一样，网络程序也需要知道要和那台计算机通讯，在这里，就是计算机的网络接口所
拥有的IP地址。其实，一个完整的网络程序拥有两个独立的程序，他们分别运行在两个
计算机上，一个是网络通讯的服务器端，一个是网络通讯的客户端，就像打电话，需要
一个打电话的，还要一个接电话的是一样的，所以，我们需要编写两个程序，才是完整
的网络通讯程序，我们熟悉的OutLook，FOXMAIL等都是网络程序中的客户端程序，而A
pache,QMail等便是服务器端程序。只是往往，网络程序的客户端和服务器端之间有一
定的通讯交互协议，比如SMTP,POP3,HTTP,FTP等，对于我们网络程序的编写者来说，他
们就规定了通用的交互协议，这些协议规定了客户端，服务器端应该完成的工作，所以
，编写好网络程序还需要理解好协议，不过，一般说来，我们用不着自己写协议，有很
多的协议，我们可以使用的,都有RFC文档来说明了,你可以在网络上找到各种协议的RF
C.

　　当然，我们现在，将要开始编写的第一个网络程序，虽然非常简单，但是却可以很
清楚的说明大部分编写网络程序需要的基本概念，好了先让我们看看网络程序的TCP服
务器端的编写步骤：

    1. 首先，你需要创建一个用于通讯的套接口，一般使用socket调用来实现。这等
于你有了一个用于通讯的电话：）
    2. 然后，你需要给你的套接口设定端口，相当于，你有了电话号码。这一步 一般
通过设置网络套接口地址和调用bind函数来实现。
    3. 调用listen函数使你的套接口成为一个监听套接字。 以上三个步骤是TCP服务
器的常用步骤。
    4. 调用accept函数来启动你的套接字，这时你的程序就可以等待客户端的连接了
。 
    5. 处理客户端的连接请求。
    6. 终止连接。
　　现在让我们来看看网络程序客户端的编程步骤：

    1. 和服务器的步骤一样。
    2. 通过设置套接口地址结构，我们说明，客户端要与之通讯的服务器的IP地址和
端口。
    3. 调用connect函数来连接服务器。
    4. 发送或者接收数据，一般使用send和recv函数调用来实现。
    5. 终止连接。
　　以上的步骤，是比较普遍的，我们可以从中看出，编写网络程序是很有意思的，同
时，也不是非常复杂，当然，这不包括，高难度的东西：-），下次，我会给出一个简
单的服务器和一个客户机程序。

今天，我给出的代码包括一个服务器，和一个客户机程序，但是省
略了很多代码， 比如说错误处理代码，这样做主要是为了使网络编程的主线清楚，所
以，这两个 程序谈不上网络安全性，和稳定性，这些是以后的话题。但是，对于基本
理解 网络编程已经足够了。我会在下次给出一个完整可运行的程序。下面我会详细 解
释程序的步骤：

先要包括一部分网络编程必须的头部文件：

#include
#include
#include
#include

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

int listensock,connsock; /定义两个socket套接字，一个用于监听，一个用于通讯
struct sockaddr_in serveraddr; /定义网络套接字地址结构
const char buff[] = "Hello! Welcome here!\r\n"; /定义要发送的数据缓冲区；
listensock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); /创建一个套接字，用于监听
bzero(&serveraddr,sizeof(servaddr)); /地址结构清零
serveraddr.sin_family = AF_INET; /指定使用的通讯协议族
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /指定接受任何连接，因为服务
器不知道谁会要求连接
serveraddr.sin_port = htons(5000); /指定监听的端口
bind(listensock,(sockaddr *)&serveraddr,sizeof(serveraddr)); /给套接口邦定地
址
listen(listensock,1024); /开始监听

connsock = accept(listensock,(sockaddr *)NULL, NULL); /建立通讯的套接字，ac
cept函数，等待客户端程序使用connect函数的连接

send(connsock,buff,sizeof(buff), 0); /向客户端发送数据
close(connsock); /关闭通讯套接字
close(listensock); /关闭监听套接字
}

这是客户端的程序：

int main(int argc,char **argv)
{
　char recvbuff[100]; /定义要接收的数据缓冲区
　int sockfd; /定义一个socket套接字，用于通讯
　struct sockaddr_in serveraddr;/定义网络套接字地址结构
　if(argc != 2){
　　printf("Usage: echo ip地址");
　exit(0);
}
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); /创建一个套接字
　bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
　serveraddr.sin_family = AF_INET; /指定使用的通讯协议族
　serveraddr.sin_port = htons(5000);/指定要连接的服务器的端口
　inet_pton(AF_INET, argv[1], &serveraddr.sin_addr);
　connect(sockfd,(sockaddr *)&serveraddr,sizeof(serveraddr)); /连接服务器
　recv(sockfd,recvbuff,sizeof(recvbuff),0); /接收服务器的数据
　printf("%s\n",recvbuff); /打印接收到的数据
　　close(sockfd); /关闭套接字
}

这两个程序运行后，当客户端连接到服务器后，将接收到服务器传来的字符串Hello!
Welcome here!，不过，程序调试的任务还得又你自己要完成。
你想知道著名的oicq使用的是什么技术来收发消息的吗？今天，我
给出的两个程序，一个服务器 和一个客户端程序，便能告诉你，其中的基本技术，当
然，我指的不包括，它的界面是怎样做的：）

　　这两个程序使用的是UDP套接字编程，上一次给出的其实是使用TCP套接字编程，你
自己可以先分析 一下，他们的异同点，我会在下一次，分析这两种编程的区别。

这是发送数据的程序：

/*头部文件包括网络需要的和基本输入输出需要的*/
#include #include
#include
#include
#include

int port = 5500;
void main()
{
　int sockfd;
　int count = 0;
　int flag;
　char buf[80];
　struct sockaddr_in address;
　sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //看到不同的地方了吗？
　memset(&address, 0, sizeof(address));
　address.sin_family = AF_INET;
　address.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
　address.sin_port = htons(port);
　flag = 1;
　do{
　　sprintf(buf,"Packet %d\n", count);
　　if(count > 30){
　　sprintf(buf,"over\n");
　　flag = 0;
　　}
　　sendto(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&address, sizeof(add
ress)); // 发现了吗使用的函数不一样,它也是发送数据
　　count++;
　}while (flag);
}

这是接收数据的程序：

#include
#include
#include
#include
#include

char *hostname = "127.0.0.1"; //这个特殊的ip表示本的计算机

void main()
{
　　int sinlen;
　　int port = 8080;
　　char message[256];
　　int sockfd;
　　struct sockaddr_in sin;
　　struct hostent *server_host_name; // hostent结构有着机器的名字等信息
　　server_host_name = gethostbyname("127.0.0.1"); // 这个函数用来得到“127
.0.0.1”的主机名字，也就是本机的名字
　　bzero(&sin,sizeof(sin));
　　sin.sin_family = AF_INET;
　　sin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
　　sin.sin_port = htons(port);
　　sockfd = socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0); //这里也不一样
　　bind(sockfd,(struct sockaddr *)&sin,sizeof(sin));
　　　　while(1){
　　　　　sinlen = sizeof(sin);
　　　　　recvfrom(sockfd,message,256,0, (struct sockaddr *)&sin,&sinlen);/
/ 它是接受数据的函数
　　　　　printf("\nData come from server:\n%s\n",message);
　　　　　if(strncmp(message,"over",4) ==0)break;
　　　　}
　　　　close(sockfd);
}

　　当你编译调试通过了后，在一个窗口，运行接收程序，一个窗口运行发送程序，你
就可以看到数据被创送了。网络程序是可以在本地机器上，使用两个不同的窗口来运行
，模拟客户端和服务器的。
今天，我会解释网络编程中非常重要的两个概念：TCP编程和UDP编
程，这是真真进入网络编程的灿烂世界必须深入理解的部分。

　　首先，我们必须明白，一般操作系统，包括Windows,Linux,UNIX,他们提供的供应用
程序员使用的编程接口，一般的函数名字都差不多。不同的是，他们的操作系统对这些
函数（也可以说是系统调用）的实现细节不尽相同，因此，各种操作系统，在提供网络
服 务的时候，就存在着，诸如，速度，效率，稳定性的差别。

　　那么，就网络编程的套接口字的选则来看，一样存在着以上的差别。也就是说，你
选择TCP套接字和选择UDP编程，在传输数据时， 一样有着，速度，效率，稳定性的差别
。首先，明白这一点，对于开始网络编程是非常重要的。

　　TCP套接字，操作系统向你提供的是一个稳定的数据通路，从程序员的角度来看，你
只需要明白，当你使用TCP编程时，如果你调用 的发送数据函数，比如send(）函数，它
的返回成功，那么表示，系统发送出的数据肯定被通讯的对方准确接收到了。而UDP套接
字， 操作系统给你提供的是一个不稳定的，无连接的数据通路，所以，当你使用UDP编
程时，如果你调用的发送数据的函数，如sendto() 函数，它的返回成功，那么表示，你
要发送的数据已经发送到了网上，而这些数据是否到达了你要发送数据的对方，那时不
一定的。所以，对于UDP编程，我们如果要保证数据的发送的准确，及时，我们需要自己
建立起，一些数据传送的控制机制，来确保，我们的数据成功发送到对方，而不仅仅是
把数据发送到了网络上，我们就不过问了。当然，对于TCP编程，操作系统，已经，帮我
们做了一 系列控制功能，所以，我们不需要考虑太多的东西；-）

　　从以上的分析，你应该可以看出，对于初学者或者说，TCP编程是非常好的入门点，
也是很容易的。当然，UDP有他自己的好处，不如 ，他虽然不能保证你调用一次发送函
数就把数据发送到对方那里，但是只要你进行适当的处理，你会发现，UDP发送数据的速
度，比TCP编程要快！天下没有十全十美的！

　　TCP编程拥有了可靠的数据连接，UDP不具有，但是在速度方面，UDP编程缺优于TCP
编程，特别是对于传输短消息，所以，我认为OICQ 所以选择UDP编程，这个原因是其中
很重要的一个^-^。

　　现在，我已经说明了，TCP和UDP编程的重要差别，虽然，这些差别是由协议本身引
入的，但是对于编程来说，理解了是很有好处的。

　　当然，那对于一个程序员来说还的明白，选择TCP编程，和UDP编程到底是怎样体现
在代码上的，其实如果你仔细分析过我前面给出的 两个程序，你也许已经明白，除了他
们使用的发送数据和接收数据的函数不怎样一样之外，最重要的差别在于当你使用socke
t()函数 建立套接字的时候，你需要的指定的三个参数中，中间的那个参数。如果，你
要使用TCP编程，你要使用SOCK_STREAM,而如果你要使用 UDP编程，使用SOCK_DGRAM，关
于TCP和UDP的更加深入的区别和介绍，我会在以后讲述。
服务器/客户机模式是网络通讯交互的最常用模式，我们必须要深刻的
理解这种交互模式。

　　其实，网络软件在很大程度上是对各种网络协议的实现，不管这种协议是官方的，还
是你自己定义的。所以，网络软件的好坏也和协议的好坏有着直接的关系。当然，服务器
/客户机模式在某种程度上就规定了这样一种机制：

服务器方的程序首先启动，开始等待。
客户机的程序启动，向服务器提出通讯连接的请求。
服务器决定是否接受客户机的连接请求。并且，给客户机一个回答。
如果，服务器和客户机建立了连接，通常的协议，会给出那一方应该在这个时候首先发送
数据，还有发送数据的内容，格式等等。
这样，一方发送，另一方接受，然后回答。
　　服务器和客户机就是在这样的一来一往的情况下，进行通讯的，但是为什么要选择这
种依次发送的顺序了，这些都是因为要解决，在网络上传输数据时，可能出现的死锁和饿
死等现象。 对于这两种现象，我们可以这样理解，比如，我向你发了消息，等你的回答，
然后才进行下一步，可是这时候，你可能也在等待我的数据到来，然后发回答给我，可是
问题出现了，如果你没有得到我的消息（掉了包），那么我和你可能一直等待下去。当然
，常用的各种协议， 比如SMTP,POP3,FTP,WWW都很好的定义了发送和接收数据的顺序问题
。这也是我们要很好理解的。刚才我说的那个例子，其实就是一种死锁，两方都不能继续
通讯了。至于饿死现象，我们可以这样想，一个服务器每次只能处理一个用户的通讯请求
，那么当他和一个客户机通讯时，他接收了客户机的连接请求后，等待客户机的数据发送
过来，可客户机的数据迟迟不到（可能失掉了，可能客户机更本没发送数据），这种情况
下，服务器将不能和别的客户机通讯，资源都被这个客户机用了，那么对于其他的客户机
用户，就处于一种饿死状态。

　　我们当然可以通过，规定很多的东西来保证我们通讯的顺利进行。比如一方发送，一
方等待。 发送方在没有得到回答前重复多次发送数据。发送方还可以使用定时器等方法，
来保证不出现饿死和死锁现象。如果你想学习更多的方法和思想，你可以学学TCP/IP协议
和各种应用协议，他们在不同的层次上解决了各种可能遇到的问题。

　　当然，在网络上会出现的障碍是多种多样的，你所用的协议及你所写的代码，一起决
定了你的网络程序的性能和安全。所以，现实生活中的网络程序往往是很复杂的。