套接字编程相关

套接字机制不但可以单机的不同进程通信，而且使得跨网机器间进程可以通信。

套接字的创建和使用与管道是有区别的，套接字明确地将客户端与服务器区分开来，套接字可以实现多个客户端连到同一服务器。

服务器套接字连接过程描述：

首先，服务器应用程序用socket创建一个套接字，它是系统分配服务器进程的类似文件描述符的资源。

接着，服务器调用bind给套接字命名。这个名字是一个标示符，它允许linux将进入的针对特定端口的连接转到正确的服务器进程。

然后，系统调用listen函数开始接听，等待客户端连接。listen创建一个队列并将其用于存放来自客户端的进入连接。

当客户端调用connect请求连接时，服务器调用accept接受客户端连接，accept此时会创建一个新套接字，用于与这个客户端进行通信。

客户端套接字连接过程描述：

客户端首先调用socket创建一个未命名套接字，让后将服务器的命名套接字作为地址来调用connect与服务器建立连接。

只要双方连接建立成功，我们就可以像操作底层文件一样来操作socket套接字实现通信。

几个基础函数定义：

#include 

#include 

int socket(it domain,int type,int protocal);

int bind(int socket,const struct sockaddr *address,size_t address_len);

int listen(int socket,int backlog);

int accept(int socket,struct sockaddr *address,size_t *address_len);

int connect(int socket,const struct sockaddr *addrsss,size_t address_len);

函数介绍如上过程描述。

AF_UNIX域套接字地址格式：

struct sockaddr_un

{

sa_family_t  sun_family; /*AF_UNIX*/

char  sun_path[]; /*pathname*/

};

AF_INET域套接字地址格式：

struct sockaddr_in

{

short int sin_family; /*AF_INET：域*/

unsigned short int sin_port; /*Port number：端口*/

struct in_addr sin_addr; /*Internet address：地址*/

};

struct in_addr

{

unsigned long int s_addr;

};

通用地址类型格式：

struct sockaddr

{

unsigned short  sa_family; /*address family,AF_XXX*/

char  sa_data[14]; /*14 bytes of protocal address*/

};

sa_family是地址族，一般是"AF_XXX"的形式，常用AF_INET。

sa_data是14字节协议地址。

主机信息结构体：

struct hostent

{

char *h_name; /*name of the host：主机名*/

char **h_aliases; /*list of aliases(nicknames)：主机别名数组*/

int h_addrtype; /*address type：地址类型如AF_INET*/

int h_length; /*length in bytes of the address：地址长度*/

char **h_addr_list; /*list of address(network order)：主机所有地址*/

};

服务信息结构体：

struct servent

{

char *s_name; /*name of the server：服务名*/

char **s_aliases; /*list of aliases(alternative names)：服务名队列*/

int s_port; /*The IP port number：连接该服务时用的端口号*/

char *s_proto; /*The server type,usually "tcp" or "udp"：连接该服务用的协议名*/

};

#include 

/*根据ip地址得到主机信息结构体*/

struct hostent *gethostbyaddr(const void *addr,size_t len,int type);

/*根据主机名得到主机信息结构体*/

struct hostent *gethostbyname(const char *name);

/*根据服务名，返回与给定服务名对应的包含名字和服务号信息的servent结构指针*/

struct servent *getservbyname(const char *name,const char *proto);

/*根据服务端口，返回与给定服务名对应的包含名字和服务号信息的servent结构指针*/

struct servent *getservbyport(int port,const char *proto);

计算机数据存储分高字节序和低字节序。Internet上是高字节序传输，如果我们的机器是低字节序则需要进行字节序转换。

高字节序（大端模式）：低字节存储在低地址

低字节序（小端模式）：高字节存储在低地址

提供字节序转换的函数：

#include 

htonl():把unsigned long位值从主机字节序转换成网络字节序

htons():把unsigned short位值从主机字节序转换成网络字节序

ntohl():把unsigned long位值从网络字节序转换成主机字节序

ntohs():把unsigned short位值从网络字节序转换成主机字节序

IP地址转换常用函数

#include 

/*网络字节序地址转换成字符串*/

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

/*字符串转换成网络字节序地址*/

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

socket的ioctl操作：

#include 

ioctl(int fd,int request,void *arg);

功能 : 控制I/O设备, 提供了一种获得设备信息和向设备发送控制参数的手段.

参数 : int  fd      文件句柄. 用于socket时, 是socket套接字.

       int  request 函数定义的所有操作. 关于socket的操作, 定义在文件中.

       void *arg    指针的类型依赖于request参数.

类别	Request	说明	数据类型
套  接  口	SIOCATMARK  SIOCSPGRP  SIOCGPGRP	是否位于带外标记  设置套接口的进程ID 或进程组ID  获取套接口的进程ID 或进程组ID	int  int  int
文  件	FIONBIN  FIOASYNC  FIONREAD  FIOSETOWN  FIOGETOWN	设置/ 清除非阻塞I/O 标志  设置/ 清除信号驱动异步I/O 标志  获取接收缓存区中的字节数  设置文件的进程ID 或进程组ID  获取文件的进程ID 或进程组ID	int  int  int  int  int
接  口	SIOCGIFCONF  SIOCSIFADDR  SIOCGIFADDR  SIOCSIFFLAGS  SIOCGIFFLAGS  SIOCSIFDSTADDR  SIOCGIFDSTADDR  SIOCGIFBRDADDR  SIOCSIFBRDADDR  SIOCGIFNETMASK  SIOCSIFNETMASK  SIOCGIFMETRIC  SIOCSIFMETRIC  SIOCGIFMTU  SIOCxxx	获取所有接口的清单  设置接口地址  获取接口地址  设置接口标志  获取接口标志  设置点到点地址  获取点到点地址  获取广播地址  设置广播地址  获取子网掩码  设置子网掩码  获取接口的测度  设置接口的测度  获取接口MTU  （还有很多取决于系统的实现）	struct ifconf  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq  struct ifreq
ARP	SIOCSARP  SIOCGARP  SIOCDARP	创建/ 修改ARP 表项  获取ARP 表项  删除ARP 表项	struct arpreq  struct arpreq  struct arpreq
路  由	SIOCADDRT  SIOCDELRT	增加路径  删除路径	struct rtentry  struct rtentry
流	I_xxx

socket最常用到的结构体: struct ifreq 定义在.(包括struct ifconf/ifr_flags等的定义)

/* Structure used in SIOCGIFCONF request.  Used to retrieve interface

   configuration for machine (useful for programs which must know all

   networks accessible).  */

struct ifconf

  {

    int ifc_len;            /* Size of buffer.  */

    union

      {

    __caddr_t ifcu_buf;

    struct ifreq *ifcu_req;

      } ifc_ifcu;

  };

/* Interface request structure used for socket ioctl's.  All interface

   ioctl's must have parameter definitions which begin with ifr_name.

   The remainder may be interface specific.  */

struct ifreq

  {

# define IFHWADDRLEN    6

# define IFNAMSIZ   IF_NAMESIZE

    union

      {   

    char ifrn_name[IFNAMSIZ];   /* Interface name, e.g. "en0".  */

      } ifr_ifrn;

    union

      {   

    struct sockaddr ifru_addr;

    struct sockaddr ifru_dstaddr;

    struct sockaddr ifru_broadaddr;

    struct sockaddr ifru_netmask;

    struct sockaddr ifru_hwaddr;

    short int ifru_flags;

    int ifru_ivalue;

    int ifru_mtu;                                                                                                         

    struct ifmap ifru_map;

    char ifru_slave[IFNAMSIZ];  /* Just fits the size */

    char ifru_newname[IFNAMSIZ];

    __caddr_t ifru_data;

      } ifr_ifru;

  };

/* ARP ioctl request. */

struct arpreq {

  struct sockaddr   arp_pa;     /* protocol address     */

  struct sockaddr   arp_ha;     /* hardware address     */                                                                

  int           arp_flags;  /* flags            */

  struct sockaddr       arp_netmask;    /* netmask (only for proxy arps) */

  char          arp_dev[16];

};

/* This structure gets passed by the SIOCADDRT and SIOCDELRT calls. */

struct rtentry

  {

    unsigned long int rt_pad1;                                                                                            

    struct sockaddr rt_dst;     /* Target address.  */

    struct sockaddr rt_gateway;     /* Gateway addr (RTF_GATEWAY).  */

    struct sockaddr rt_genmask;     /* Target network mask (IP).  */

    unsigned short int rt_flags;

    short int rt_pad2;

    unsigned long int rt_pad3;

    unsigned char rt_tos;

    unsigned char rt_class;

#if __WORDSIZE == 64

    short int rt_pad4[3];

#else

    short int rt_pad4;

#endif

    short int rt_metric;        /* +1 for binary compatibility!  */

    char *rt_dev;           /* Forcing the device at add.  */

    unsigned long int rt_mtu;       /* Per route MTU/Window.  */

    unsigned long int rt_window;    /* Window clamping.  */

    unsigned short int rt_irtt;     /* Initial RTT.  */

  };  

一、获取

以下例程通过ioctl获取设备"eth0"的IP/掩码/硬件址

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#include "string.h"

#include "net/if.h"

#include "arpa/inet.h"

#include "linux/sockios.h"

int main(int argc,char *argv[])

{

    struct sockaddr_in *addr;

    struct ifreq ifr;

    char*address;

    int sockfd;

    char *name = "eth0";

    if( strlen(name) >= IFNAMSIZ)

        printf("device name is error.\n"), exit(0);

        

    strcpy( ifr.ifr_name, name);

        

    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

    //get inet addr

    if( ioctl( sockfd, SIOCGIFADDR, &ifr) == -1)

        printf("ioctl error.\n"), exit(0);

    addr = (struct sockaddr_in *)&(ifr.ifr_addr);

    address = inet_ntoa(addr->sin_addr);

    printf("inet addr: %s\n",address);

    //get Mask

    if( ioctl( sockfd, SIOCGIFNETMASK, &ifr) == -1)

        printf("ioctl error.\n"), exit(0);

    addr = (struct sockaddr_in *)&ifr.ifr_addr;

    address = inet_ntoa(addr->sin_addr);

    printf("Mask: %s\n",address);

    //get HWaddr 

    u_int8_t hd[6];

    if(ioctl(sockfd, SIOCGIFHWADDR, &ifr) == -1)

        printf("hwaddr error.\n"), exit(0);

    memcpy( hd, ifr.ifr_hwaddr.sa_data, sizeof(hd));

    printf("HWaddr: %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\n", hd[0], hd[1], hd[2], hd[3], hd[4], hd[5]);

    

    exit(0);

}

 二、设置

以下例程设置eth0的IP地址.

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#include "string.h"

#include "net/if.h"

#include "arpa/inet.h"

#include "linux/sockios.h"

int main(int argc,char *argv[])

{

    char *dev = "eth0";

    char *ip = "192.168.1.252";

    

    struct ifreq ifr;

    if( strlen(dev) >= IFNAMSIZ)

        printf("device name error.\n"), exit(0);

    else

        strcpy( ifr.ifr_name, dev);

    

    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

    //get inet addr

    if( ioctl( sockfd, SIOCGIFADDR, &ifr) == -1)

        printf("ioctl error.\n"), exit(0);

    

    struct sockaddr_in *addr = (struct sockaddr_in *)&(ifr.ifr_addr);

    char * address = inet_ntoa(addr->sin_addr);

    printf("current inet addr: %s\n",address);

    //set inet addr

    struct sockaddr_in *p = (struct sockaddr_in *)&(ifr.ifr_addr);

    p->sin_family = AF_INET;

    inet_aton( ip, &(p->sin_addr));

    if( ioctl( sockfd, SIOCSIFADDR, &ifr) == -1)

     printf("ioctl error.\n"), exit(0);

    else    

        printf("change inet addr to: %s\n", ip);

    //any OS need active dev.

    /*ifr.ifr_flags |= IFF_UP;

    if( ioctl( sockfd, SIOCSIFFLAGS, &ifr) == -1)

        printf("active fault.\n"), exit(0);

    else

        printf("%s[%s] is working...\n", dev, ip);

    */

        

    close(sockfd);

    exit(1);

    //end

}

屏蔽的代码用于设置IP后, 激活新设置. 多数系统不需要这步操作. 
而且这步仅作演示. 真实使用的时候, 至少应该
1. 获取当前ifr.ifr_flags
2. ifr.ifr_flags |= IFF_UP;

/* ARP ioctl request. */

struct arpreq {

  struct sockaddr   arp_pa;     /* protocol address     */

  struct sockaddr   arp_ha;     /* hardware address     */                                                                

  int           arp_flags;  /* flags            */

  struct sockaddr       arp_netmask;    /* netmask (only for proxy arps) */

  char          arp_dev[16];

};