关于c语言的tcp通讯详细讲解

目录

1、TCP概览

1.1 TCP基本特征

1.2 TCP通信流程基本原理

2、TCP编程的函数接口说明

3、TCP通讯测试代码

1、TCP概览

TCP全称 Transmition Control Protocol，即：传输控制协议。是面向连接的协议。通常，TCP 通信还会被冠以可靠传输协议的头衔。但请注意，这里的可靠并非指发出去的数据对方一定能收到（这是不可能的），而仅指TCP能使发送方可靠地知道对方是否收到了数据。

1.1 TCP基本特征

• 有连接：通信双方需要事先连接成功，方可传输数据
• 有确认：一方收到对端的任何数据，都会给另一方发回执确认
• 保证数据有序、不重复、丢失会重发
• 如果网络拥堵，会自动调节发送量
• 采用帧异步的流式通信方式（即通信双方每次的收发数据量不必相等）

简单来讲，TCP 类似于打电话，说话前需要花一定的时间接通电话，等到对方接听了之后双方才能开始通信，通信的过程中每个数据的传送，接收方都会给发送方回执确认，断开的时候也会互相通知以便于释放各自相关的资源。可以看出来，TCP 相对于 UDP 而言资源开销更大，提供更丰富的功能，TCP适合用在如下情形：

• 传输质量要求较高，不能丢失数据
• 大数据量的通信，以至于通信前后的连接和断开的开销可以忽略不计
• 用户登录、账户管理等相关的功能

1.2 TCP通信流程基本原理

TCP的通信流程跟打电话是几乎一样的，因此可以将通信的过程细分为主动发起连接者（客户端）和被动接受连接者（服务端）两方来分别讨论。

被动的服务端

1. 建立TCP套接字sockfd，即通信端点
2. 绑定套接字sockfd与网络地址，即IP+端口
3. 设定套接字sockfd进入被动监听状态，即将套接字设定为监听套接字
4. 静静等待远程客户端的连接请求
5. 收到连接请求后，得到一个专用于收发数据的连接套接字connfd
6. 使用连接套接字connfd与客户端通信

主动的客户端

1. 建立TCP套接字sockfd，即通信端点
2. 对服务端发起连接请求
3. 若连接成功，则直接通过套接字sockfd与服务端通信

注意点：

• 在服务端中，监听套接字和连接套接字是严格区分的，不可混用
• 服务端所绑定的地址（IP+PORT）需要对外公开，否则客户端无法发起连接
• 客户端在发起连接前一般无需绑定地址，此时系统会为此连接自动分配恰当的地址资源

2、TCP编程的函数接口说明

TCP通讯的步骤如下：

客户端(client)

1、建立套接字（socket）

//2、绑定主机的IP地址和端口号（bind）（可以省略）

3、填充服务器的结构体，向服务器发起连接请求（connect）

4、聊天 — 发送数据（send/write）

5、断开连接（close）

服务器(server)

1、建立套接字（socket）

2、填充服务器的结构体，绑定主机的IP地址和端口号（bind）

3、设置监听（listen）

4、阻塞等待接收客户端的连接（accept）新的套接字文件描述符

5、创建结构体存放客户端IP和端口，聊天 — 接收数据 （recv/read）

6、断开连接（close）

函数接口说明如下：

1、建立套接字（socket）#include #include int socket(int domain,int type,int protocol);函数作用：建立套接字，返回套接字文件描述符函数参数：domain：你要选择哪一种地址族PF_INET/AF_INETIPV4网络协议PF ---> Protocol FamilyPF_INET6/AF_INET6 IPV6网络协议AF ---> Address Familytype:你要选择哪一种协议SOCK_STREAM选择TCP -- 流式套接字 --->Stream SocketsSOCK_DGRAM选择UDP -- 数据报套接字--->Datagram Socketsprotocol:传0表示使用默认协议返回值：成功:套接字文件描述符sockfd失败：-12、绑定主机的IP地址和端口号（bind）#include #include int bind(int sockfd,const struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen);函数作用：绑定主机的IP地址和端口号参数：sockfd:套接字文件描述符 addr:自己的IP地址和端口号 addelen：地址的大小长度返回：成功3、发起连接（connect）#include #include int connect(int sockfd,const struct sockaddr * addr,socklen_t addrlen);函数作用：发起连接函数参数：sockfd:套接字文件描述符addr：对方的IP地址和端口号addrlen：地址的长度（sizeof(struct sockaddr_in))）IPV4结构体struct sockaddr_in{short int sin_family;unsigned short int sin_port;struct in_addr sin_addr;};struct in_addr{in_addr_t s_addr;/in_addr_t为32位的unsigned int，该无符号整数采用大端字节序/};初始化 IP地址和端口号 --IPV4struct sockaddr_in sereverAddr;serverAddr.sin_family = PF_INET;serverAddr.sin_port = htons(5000);serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("主机IP地址");4、聊天 -- 发送数据（send）#include #include ssize_t send(int sockfd,const void* buf,size_t len,int flags);函数作用：用于网络中发送数据参数：sockfd:套接字文件描述符buf:你要发送的数据len:你要发送数据的大小，以字节位单位flags:一般默认为0返回值：成功：发送的字节数失败：-15、断开连接（close）#include uint16_t htons(uint16_t hostshort);//将主机端口号转成网络端口号uint16_t ntohs(uint16_t netshort);//将网络端口号转成主机端口号说明：h代表主机（host） n代表网络（network） s代表端口号（short）返回值：成功：要转换的字节序失败：-1从什么（h，n）端口号到（to）什么（n，h）端口号（s）#include #include #include in_addr_t inet_addr(const char *cp);//将主机IP转成网络IPchar* inet_ntoa(struct in_addr in);//将网络IP转成主机IP主机转网络addr（address） 网络转主机ntoa（network to address）

tcp的服务端需要设置端口复用

端口复用设置在服务器的代码里面

#include

#include

int setsockopt(int s,int level,int optname,const void* optval,socklen_toptlen);

函数作用：设置端口号可以复用

参数：s：套接字文件描述符

level：代表欲设置的网络层，一般设成SOL_SOCKET以存取socket层

optname：SO_REUSEADDR端口号复用

optval：代表欲设置的值，比如给他一个1，表示使能 端口号复用

optlen则为optval的长度 //所以设置端口号可以复用，这两条语句放在绑定bind之前

int optval = 1;

setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&optval,sizeof(optval));

3、TCP通讯测试代码

//tcp_server.c#include #include #include #include #include #include #include #include #define SERVER_PORT 60000//-->1024 ~ 65535#define SERVER_IP "192.168.5.184"//-->虚拟机ip或主机ip/*TCP的服务端的代码实现步骤1、建立套接字2、绑定（IP和端口号）3、监听（listen）4、阻塞连接（accept）5、接收数据（recv，read）6、关闭*/int main(int argc,char** argv){//手动输入端口号和IP地址// if(argc != 3)// {// perror("./a.out ip port");// return -1;// }int ret = 0;char buf[1024] = { 0 };//1、建立套接字//参数：地址族 流式套接字 默认协议int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(socketfd == -1){perror("socket fail");return -1;}//设置端口复用int optval = 1;//参数套接字文件描述符网络层 端口复用设置值 设置值的大小setsockopt(socketfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,&optval, sizeof(optval));//2、填充服务端结构体的端口和IPstruct sockaddr_in server_addr;server_addr.sin_family = AF_INET;//server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));//传参方式server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);//宏定义方式//server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); //传参方式server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP); //宏定义方式//3、绑定//参数套接字文件描述符 IP和端口号（旧结构体指针强转取地址）新结构体的大小ret = bind(socketfd,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));if(ret == -1){perror("bind fail");return -1;}//4、监听//参数 套接字文件描述符 支持的客户端连接最大数量ret = listen(socketfd,20);if(ret == -1){perror("bind fail");return -1;}//5、阻塞等待客户端连接//printf("绑定服务器IP:%s 端口号PORT:%hu\n",argv[1],atoi(argv[2]));printf("绑定服务器IP:%s 端口号PORT:%hu\n",SERVER_IP,SERVER_PORT);struct sockaddr_in client_addr;int len = sizeof(struct sockaddr_in);//参数 套接字文件描述符 IP和端口号（旧结构体指针强转取地址）长度取址//返回新的套接字文件描述符int newClientfd = accept(socketfd,(struct sockaddr*)&client_addr,&len);//6、拿到客户端的地址和端口号char* ip = inet_ntoa(client_addr.sin_addr);int port = ntohs(client_addr.sin_port);printf("客户端的IP:%s 端口号：%d\n",ip,port);//7、接收数据while(1){//缓存区清零bzero(buf,sizeof(buf));//接收数据，计算返回值（buf真实数据大小）//参数套接字文件描述符 缓存区 缓存区大小 默认属性//使用返回的新套接字文件描述符//ret = recv(newClientfd,buf,sizeof(buf),0);ret = read(newClientfd,buf,sizeof(buf));if(ret == 0){printf("客户端掉线，服务器退出。。。\n");return -1;}printf("收到数据:%s 大小:%d\n",buf,ret);//做主动退出的判断条件if(!strcmp(buf,"exit"))break;}//8、关闭套接字close(socketfd);close(newClientfd);return 0;}//tcp_client.c#include #include #include #include #include #include #include #include #define SERVER_PORT 60000//-->1024 ~ 65535#define SERVER_IP "192.168.5.184"//-->服务器的IP/*TCP的客户端的代码实现步骤1、建立套接字2、绑定（IP和端口号）（可有可无）3、发送连接请求（connect）4、发送数据（send，write）5、关闭*/int main(int argc,char** argv){//手动输入端口号和IP地址// if(argc != 3)// {// perror("./a.out ip port");// return -1;// }int ret = 0;char buf[1024] = { 0 };//1、建立套接字//参数：地址族 流式套接字 默认协议int socketfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(socketfd == -1){perror("socket fail");return -1;}//2、填充服务端结构体的端口和IPstruct sockaddr_in server_addr;server_addr.sin_family = AF_INET;//server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));//传参方式server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);//宏定义方式//server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); //传参方式server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP); //宏定义方式//3、连接服务器//参数 套接字文件描述符IP和端口号（旧结构体指针强转取地址）新结构体的大小ret = connect(socketfd,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));if(ret < 0){perror("connect fail");return -1;}printf("连接服务器成功[%s][%d]\n",SERVER_IP,SERVER_PORT);//printf("连接服务器IP:%s 端口号PORT:%hu\n",argv[1],atoi(argv[2]));//4、与服务器之间发送数据while(1){//缓存区清零bzero(buf,sizeof(buf));//发送数据，计算返回值（buf真实数据大小）scanf("%s",buf);//参数套接字文件描述符 缓存区 缓存区真实大小 默认属性//ret = send(socketfd,buf,strlen(buf),0);ret = write(socketfd,buf,strlen(buf));if(ret== -1){printf("服务端掉线，客户端发送数据失败。。。\n");return -1;}printf("发送成功 ret:%d\n",ret);//做主动退出的判断条件if(!strcmp(buf,"exit"))break;}//关闭套接字close(socketfd);return 0;}