如何连接Linux上的服务器 网络编程,Linux 网络编程 一
一、網絡編程基礎
網絡編程本身是一門很大的學問，涉及到的東西也很多，尤其是各種協議。先看圖：
正如上圖所示，網絡編程中包含五大層面(也有區分六個層面)，從應用層到物理層可以明顯看出 越往下越接近計算機硬件。自己并不是專業網絡編程的工程師，所以僅對這五大層面有一點點粗淺的了解，這篇文章網絡編程技巧博主寫的比較詳細. 平時大多數所謂網絡編程，其實是在傳輸層、網絡層方面.
二、socket編程
首先，socket(套接字)編程應該屬于傳輸層，主要實現的是端到端的通信，非常類似于很久很久以前的固話通信，應用程序可以通過它發送或者接受數據，可以對它進行像文件似得讀寫、關閉等操作。套接字允許應用程序將I/O插入網絡中，并與網絡中的其他應用程序進行通信。
其次，網絡中兩臺或多臺主機之間進行通信，必須知道對應主機的地址，也就是其IP地址，但是只知道IP地址是遠遠不夠的，試想如你在本機A發送了一個消息，另一個臺主機B也接收到到了該消息，但是到底是B主機的哪一個進程接受并處理該消息？就像你用QQ給B發送消息，但是B不可能通過陌陌收到該消息。 因此，相互通信的主機之間還必須確定一一對應的消息處理接口--端口。端口的存在，主要是為了確認消息一一對應性。另外，端口號其實就是一個從0開始的到65535之間的一個整型數字，0~1023端口，也就是常說的靜態端口，已被操作系統另做它用(http,https,ftp等各種協議占用)，我們自己所能使用的端口范圍只能從1024開始，即動態端口取值[1024,65535].
可是看出，若要進行網絡間通信，socket至少要包含IP+port兩個方面，其實事實也是如此.還是以有線電話做為類比，socket其實就是自己家中的一部電話，其中IP就是家庭地址，port就是自己家的電話號碼，當要給別人打電話時，別人家當然也必須有自己的座機和專屬于該座機的號碼.
或許我們也能猜出，socket編程是網絡編程里邊必不可少且及其重要的一個環節.
三、Linux+socket實踐
1、目的
熟悉Linux(這里用Ubuntu16.04版本，其他版本類似)下socket編程基本流程，掌握socket編程基本原理，搞懂Linux下socket編程所必須的函數及其用法.
實驗：在本地模擬兩臺機器，服務器和客戶端，服務器監聽客戶端信息并能發送廣播，客戶端可以主動給服務器發送消息,其中消息的輸入是從標準輸入設備輸入，并輸出到標準輸出--Linux 終端.
開始之前必須了解一點 什么是文件描述符,在Unix Linux系統中，文件描述符是一個非負整數，其存在作用更像一個索引，系統內核通過該"索引"找到對應的文件、設備、外設、安裝的軟件等等, 并通過描述符對它們進行操作。總而言之，文件描述符對應了系統上的所有文件，這里的文件并非"傳統意義上的普通文件",而是指Linux系統內核所能管理1的一切，包含文檔、文件、硬件設備、系統軟件等等。這也體現了Linux系統的設計思想----把一切視作文件.
2、必要接口
1)、socket函數
既然socket這么重要，來看它到底是個什么東西.在Linux終端執行：man socket,出現：
通過Linux手冊查詢可以知道該函數所必須的頭文件，函數聲明和函數描述等信息.從[DESCRIPTION]字段可知，函數創建了一個用于通信的端點并返回該端點的描述符，若創建成功，返回創建套接字的文件描述符，否則返回一負數.
函數聲明 int socket(int domain,int type,int protocol);
參數 domain:表示創建該socket所使用的通訊協議家族--地址族，現在一般用IPv4協議，所以通常會選擇AF_INET;
參數type：指定所需的通信類型。包括數據流(SOCK_STREAM)TCP協議、數據報(SOCK-DGRAM)UDP協議和原始類型(S0CK_RAW)新網格協議的開發測試.
參數protocol：說明該套接字使用的協議族中的特定協議。如果不希望特別指定使用的協議，則置為0，使用默認的連接模式.
若要進行 基于TCP IP的網絡開發測試，則函數創建方式一般為：
int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
2)、bind函數
既然有了一部“電話”，那么就需要為該電話綁定唯一的“所屬地址”，同樣Linux命令行執行：man bind,同樣函數聲明為：
int bind(int sockfd,const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
從手冊的描述中可以看出，當成功創建socket套接字后，調用該函數可以將所創建的套接字(sockfd)和指定的地址(addr)綁定.
地址是由這樣一個結構體指定:
struct sockaddr {
sa_family_t sa_family; //地址族
char sa_data[14]; //14字節的協議地址
}
上面struct sockaddr是通用地址，在網絡編程中 internet sockaddr使用下面地址，兩種地址可以互換：
struct sockaddr_in {
short int sin_family; /* 地址族，AF_xxx 在socket編程中只能是AF_INET */
unsigned short int sin_port; /* 端口號 (使用網絡字節順序) */
struct in_addr sin_addr; /* 存儲IP地址 4字節 */
unsigned char sin_zero[8]; /* 總共8個字節，實際上沒有什么用，只是為了和struct sockaddr保持一樣的長度 */
};
bind()函數的第三個參數表示地址所占字節長度，socklen_t本質上是一個 unsigned int宏定義.
可以通過這樣方式指定地址:
struct sockaddr_in serveraddr;
memset(&serveraddr,0,sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_port = htons(5188);
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
//serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
首先聲明網絡接口地址結構，在給該地址賦值前必須將其清空.依次設置該地址的地址族、IP和端口(這里隨便設置了一個)，上邊出現另一個新函數htons,同樣終端下man htons,可知該函數的主要作用是將主機字節序轉化為網絡字節序，關于這兩個字節序后續再深入研究.這里可以理解為：htons()的主要作用就是將十進制的ip地址和端口號轉化為網絡可以識別的"東東".
至此，基本可以完成座機的安裝入戶和號碼綁定：
bing(listenfd,(struct sockaddr *)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
3)、listen監聽函數
對于我們的服務器而言，它需要監聽來自客戶端發來的消息，Linix終端中 man listen可以看到詳細信息. 函數聲明為：
int listen(int socdfd,int backlog);
其中參數sockfd代指所要監聽的套接字文件描述符，參數backlog表示在套接字掛起時，所能接受請求的最大隊列長度.函數執行成功返回 0，否則返回 -1.
必須說明一點，當調用該函數后，參數socdfd所指定的套接字將變為被動套接字,所謂被動套接字，是指其只能用來接收來自其他用戶的鏈接請求. 類似于改變了套接字的狀態，使其只能用于接收.
4)、accept 接收函數
對于我們的服務器而言，由于其只具備接收功能，因此必須創建一個接受函數:
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
函數參數不言自明，參數1sockfd表示服務器socket描述符，參數2是指客戶端的協議地址，參數3為地址長度. 函數成功返回監聽的等待隊列中第一個套接字的描述符.
3、服務器實現
服務器的功能是監聽客戶端發來的消息，并將消息廣播給客戶端.因此需要一個循環實時監聽客戶端發來的消息，在本地構建一個簡單的服務器如下：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m);\
exit(EXIT_FAILURE);\
}while(0)
int main(void){
int listenfd;
if(( listenfd = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0)) < 0){
ERR_EXIT("socket");
}
struct sockaddr_in serveraddr;
memset(&serveraddr,0,sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_port = htons(5188);
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
//serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
if(bind(listenfd,(struct sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr))<0)
ERR_EXIT("bind");
//一旦監聽，則為被動套接字(只能接受連接，調用accep函數之前調用)，這里隨便給了一個最大隊列長度
if(listen(listenfd,100)< 0)
ERR_EXIT("listen");
//聲明一個地址，用于存儲客戶端鏈接時的協議地址
struct sockaddr_in peeraddr;
socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
int conn; //返回的一個主動套接字
if((conn= accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen))<0)
ERR_EXIT("accept");
char recvbuff[1024];
while(1){
memset(recvbuff,0,sizeof(recvbuff));
int ret = read(conn,recvbuff,sizeof(recvbuff));
fputs(recvbuff,stdout);
write(conn,recvbuff,ret);
}
close(listenfd);
return 0;
}
其中用到了幾個非socket API的函數：
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
read()函數：負責從fd所指定文件描述符讀取字節大小為count的數據到buf中.若成功返回實際讀取到的字節大小,否則返回負數,返回0表示讀取到文件結束.
write():將buf中的count個字節內容寫入文件描述符fd.成功時返回寫的字節數.
4、客戶端實現
客戶端的實現和服務器的實現之間大同小異，同樣都需要 ” 安裝電話 “ ，但是客戶端的功能僅在于向外”撥打電話“. 區別在于客戶端是主動發起連接請求,所以它必須知道自己所要連接的目標，之后服務器才有響應.同樣客戶端并不需要監聽，只需要接收到服務器的廣播即可. 發起連接請求需要函數 connect：
int connect(int sockfd,const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
在上述連接函數中，參數sockfd表示本機(客戶端)的socket套接字描述符，參數addr表示服務器端的地址，參數3表示地址長度.
代碼實現：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m);\
exit(EXIT_FAILURE);\
}while(0)
int main(void){
int sock;
if(( sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0)) < 0){
ERR_EXIT("socket");
}
struct sockaddr_in serveraddr;
memset(&serveraddr,0,sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_port = htons(5188);
// serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
//發起連接
connect(sock,(struct sockadddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
char recvbuf[1024]={0};
char sendbuf[1024]={0};
while(fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin)!= NULL){
write(sock,sendbuf,strlen(sendbuf));
read(sock,recvbuf,sizeof(recvbuf));
fputs(recvbuf,stdout);
memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));
}
close(sock);
return 0;
}
上述函數功能就是從客戶端主動向服務器發送連接請求，并在客戶端機器的標準設備上如字符，服務器接受并返回. 實現兩臺機器通信的模擬.
5、結果
效果如下圖：
用gcc編譯上述兩個文件，首先啟動服務器，之后啟動客戶端.在客戶端隨便輸入字符，服務器解收到并廣播返回. 至此基本完成目的.
三、總結
目前來看，創建服務器的一般流程是：
1.創建socket套接字(`socket`函數)；
2.創建服務器地址，地址包含協議族、IP和端口號(`const struct sockaddr*`)；
3.綁定套接字和服務器地址(bind函數);
4.系統監聽服務器,一旦監聽則該套接字變為被動套接字，只能用于接收數據(`listen`函數)；
5.作為服務器，應該能接收客戶端信息(`accept`函數),該函數返回一個主動套接字；
基于以上步驟，基本能搭建一個簡單的服務器.
客戶端的搭建相比而言簡單許多：
1.創建用于連接的套接字；
2.將套接字和服務器地址連接；
3.發送消息
網絡編程畢竟浪大水深，畢竟初涉，慢慢填充.
總結
以上是生活随笔為你收集整理的如何连接Linux上的服务器 网络编程,Linux 网络编程 一的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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