linux Socket利用--聊天系统开发

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socket套接字

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。Socket就是该模式的一个实现， socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）. 说白了Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

TCP/IP

TCP三次握手

tcp的三次握手如下所示。 有很多面试官很特别容易问为什么两次不行？个人感觉，两次也不是不行。只是在有些情况下会产生无效的连接。 比如客户端发起连接，由于网络阻塞，服务器一直没有收到连接请求，客户端没有收到任何回应，启动重传机制，又发起了一次连接，这次很顺利，然后服务端正常返回信息，第二次的连接成功了。可是，万万没想到，那个阻塞的连接经过跋山涉水终于到了服务器端，此时服务器作何处理那？ 服务器端认为你咋又发了个请求呀，于是再次进行确认，客户端收到一条服务器端的一个确认，不予理会。可服务器却坚持认为连接已经成功，等待客户端传输数据，于是服务器的许多资源就浪费了。

抓包分析

个人认为，涉及到tcp/ip原理讲解的，空讲理论略显不足，甚至有点"耍流氓"的感觉。"三次握手，四次挥手"这种理论书本中讲述的很清楚了，下面以WireShark工具见证一下这个理论。

三次握手

通过上面可以看出三次握手的流程

1. 客户端向服务器端发送[SYN]，seq=0
2. 服务端向客户端返回[SYN,ACK] Ack=1 seq=0
3. 客户端向服务器端返回[ACK] Ack=1

四次挥手

tcp状态变迁图

基本的socket函数

使用socket编程用到的函数和基本流程如下： 注意：还有两个函数send和recieve。这两个函数比较容易望文生义，认为是send把数据发送出去。其实不是这样子的，只有当send把socket的发送缓冲区填满的时候数据才进行发送，通过TCP/IP协议进行发送。进行数据传输的是协议。

简单聊天系统

前面的理论知识还是很有必要了解的。之后开发程序就简单多了。先看以下效果：

服务器端代码

			

				
				

					/************************************************************************* 
				

				

					 
				

				

					 > File Name: ser.c 
				

				

					 
				

				

					 > Author: 无情剑客 
				

				

					 
				

				

					 > Mail: [e-mail] 
				

				

					 
				

				

					 > Created Time: 2020年7月1日21时43分10秒 
				

				

					 ************************************************************************/ 
				

				

					 
				

				

					 #include 
				

				

					 
				

				

					 #include 
				

				

					 
				

				

					 #include 
				

				

					 
				

				

					 #include 
				

				

					 
				

				

					 #include 
				

				

					 
				

				

					 #include 
				

				

					 
				

				

					 #include 
				

				

					 
				

				

					 #include 
				

				

					 
				

				

					 #define PORT 6666 
				

				

					 
				

				

					 #define BACKLOG 10 
				

				

					 
				

				

					 #define MAXDATASIZE 2048 
				

				

					 
				

				

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

				

					 
				

				

					{ 
				

				

					 
				

				

					 int listenfd; 
				

				

					 
				

				

					 //创建一个socket描述符，此描述符仅是本主机上的一个普通文件描述符而已 
				

				

					 
				

				

					 listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
				

				

					 
				

				

					 //定义一个结构体变量servaddr，用来记录给定的IP和port信息，为bind函数做准备 
				

				

					 
				

				

					 struct sockaddr_in serveraddr; 
				

				

					 
				

				

					 bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 
				

				

					 
				

				

					 serveraddr.sin_family = AF_INET; 
				

				

					 
				

				

					 serveraddr.sin_port = htons(PORT); //把端口转化为网络字节序，即大端模式 
				

				

					 
				

				

					 serveraddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; 
				

				

					 
				

				

					 //把“本地含义的描述符”绑定到一个IP和Port上，此时这个socket才具备对外连接的能力 
				

				

					 
				

				

					 bind(listenfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 
				

				

					 
				

				

					 //创建一个监听队列，用来保存用户的请求连接信息（ip、port、protocol) 
				

				

					 
				

				

					 listen(listenfd, BACKLOG); 
				

				

					 
				

				

					 printf("======端口绑定成功，等待客户端的连接======\n"); 
				

				

					 
				

				

					 //让操作系统回填client的连接信息（ip、port、protocol） 
				

				

					 
				

				

					 struct sockaddr_in peeraddr; 
				

				

					 
				

				

					 socklen_t peer_len = sizeof(peeraddr); 
				

				

					 
				

				

					 int connfd; 
				

				

					 
				

				

					 while(1) 
				

				

					 
				

				

					 { 
				

				

					 
				

				

					 //accept函数从listen函数维护的监听队列里取一个客户连接请求处理 
				

				

					 
				

				

					 connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&peeraddr, &peer_len); 
				

				

					 
				

				

					 printf("\n=====================客户端链接成功=====================\n"); 
				

				

					 
				

				

					 printf("IP = %s:PORT = %d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port)); 
				

				

					 
				

				

					 char buf[MAXDATASIZE]; 
				

				

					 
				

				

					 while(1) 
				

				

					 
				

				

					 { 
				

				

					 
				

				

					 memset(buf, '\0', MAXDATASIZE/sizeof (char)); 
				

				

					 
				

				

					 int recv_length = recv(connfd, buf, MAXDATASIZE/sizeof (char), 0); 
				

				

					 
				

				

					 if(recv_length == 0) 
				

				

					 
				

				

					 { 
				

				

					 
				

				

					 printf("客户端已经关闭!\n"); 
				

				

					 
				

				

					 break; 
				

				

					 
				

				

					 } 
				

				

					 char vul_buffer[64] ; 
				

				

					 strcpy(vul_buffer,buf); 
				

				

					 
				

				

					 printf("客户端说: "); 
				

				

					 
				

				

					 fputs(vul_buffer, stdout); 
				

				

					 
				

				

					 memset(buf, '\0', MAXDATASIZE/sizeof (char)); 
				

				

					 
				

				

					 printf("请输入: "); 
				

				

					 
				

				

					 fgets(buf, sizeof(buf), stdin); 
				

				

					 
				

				

					 send(connfd, buf, recv_length, 0); 
				

				

					 
				

				

					 } 
				

				

					 
				

				

					 close(connfd); 
				

				

					 
				

				

					 close(listenfd); 
				

				

					 
				

				

					 return 0; 
				

				

					 
				

				

					 } 
				

				

					} 
				

			

这里使用了strcpy这个危险函数，后续文章会针对这个漏洞进行攻击。

客户端代码

		

			
			

				/************************************************************************* 
			

			

				 
			

			

				> File Name: client.c 
			

			

				 
			

			

				> Author: 无情剑客 
			

			

				 
			

			

				> Mail: [e-mail] 
			

			

				 
			

			

				> Created Time: 2020年07月01日 星期三 21时44分37秒 
			

			

				 
			

			

				 ************************************************************************/ 
			

			

				 
			

			

				#include 
			

			

				 
			

			

				#include 
			

			

				 
			

			

				#include 
			

			

				 
			

			

				#include 
			

			

				 
			

			

				#include 
			

			

				 
			

			

				#include 
			

			

				 
			

			

				#include 
			

			

				 
			

			

				#define PORT 6666 
			

			

				 
			

			

				#define MAXDATASIZE 2048 
			

			

				 
			

			

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

			

				 
			

			

				{ 
			

			

				 
			

			

				 if(argc != 2) 
			

			

				 
			

			

				 { 
			

			

				 
			

			

				 fprintf(stderr, "请您输入ip地址!\n"); 
			

			

				 
			

			

				 exit(1); 
			

			

				 
			

			

				 } 
			

			

				 
			

			

				 int sockfd; 
			

			

				 
			

			

				 sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
			

			

				 
			

			

				 const char *server_ip = argv[1]; //从命令行获取输入的ip地址，此处没有对ip地址进行检验 
			

			

				 
			

			

				 struct sockaddr_in serveraddr; 
			

			

				 
			

			

				 bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 
			

			

				 
			

			

				 serveraddr.sin_family = AF_INET; 
			

			

				 
			

			

				 serveraddr.sin_port = htons(PORT); 
			

			

				 
			

			

				 inet_pton(AF_INET, server_ip, &serveraddr.sin_addr); 
			

			

				 
			

			

				 connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 
			

			

				 
			

			

				 printf("=====================服务器链接成功=====================\n"); 
			

			

				 
			

			

				 char buf[MAXDATASIZE]; 
			

			

				 
			

			

				 memset(buf, 0 , sizeof(buf)); 
			

			

				 
			

			

				 printf("请输入: "); 
			

			

				 
			

			

				 while(fgets(buf, sizeof(buf), stdin) != NULL && (strcmp(buf, "quit"))) 
			

			

				 
			

			

				 { 
			

			

				 
			

			

				 send(sockfd, buf, sizeof(buf), 0); 
			

			

				 
			

			

				 memset(buf, 0, sizeof(buf)); 
			

			

				 
			

			

				 recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0); 
			

			

				 
			

			

				 printf("服务器说: "); 
			

			

				 
			

			

				 fputs(buf, stdout); 
			

			

				 
			

			

				 memset(buf, 0, sizeof(buf)); 
			

			

				 
			

			

				 printf("请输入: "); 
			

			

				 
			

			

				 } 
			

			

				 
			

			

				 printf("客户端将要被关闭，下次再见\n"); 
			

			

				 
			

			

				 close(sockfd); 
			

			

				 
			

			

				 return 0; 
			

			

				 
			

			

				} 
			

		

使用如下命令进行编译

		

			
			

				gcc -o client client.c && gcc -o server  server.c  
			

		

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