[Linux操作系统]Linux网络编程基础详解|linux 网络编程教程,Linux网络编程基础,Linux操作系统,云主机博士

本文深入浅出地介绍了Linux操作系统下的网络编程基础，涵盖关键概念、API使用及编程实践。旨在为读者提供全面、系统的Linux网络编程教程，助力掌握网络通信核心知识。

本文目录导读：

套接字编程
网络协议
IP地址和端口
实例分析

Linux网络编程是计算机科学中的一个重要分支，主要研究如何在Linux操作系统上进行网络通信，本文将详细介绍Linux网络编程的基础知识，包括套接字编程、网络协议、IP地址和端口等关键概念。

套接字编程

1、套接字的定义

套接字（Socket）是网络通信过程中端点的抽象概念，可以看作是不同计算机进程间通信的通道，在Linux系统中，套接字是一种特殊的文件描述符，用于实现网络通信。

2、套接字的类型

Linux支持多种类型的套接字，主要包括以下几种：

（1）流式套接字（SOCK_STREAM）：提供可靠的、面向连接的服务，数据传输顺序严格，适用于TCP协议。

（2）数据报套接字（SOCK_DGRAM）：提供不可靠的、无连接的服务，数据传输顺序不严格，适用于UDP协议。

（3）原始套接字（SOCK_RAW）：提供原始的网络协议接口，允许程序员直接操作IP层或更高层的协议。

3、套接字的创建

创建套接字需要使用socket()系统调用，其原型如下：

int socket(int domain, int type, int protocol);

domain参数指定通信域，如AF_INET表示IPv4网络；type参数指定套接字的类型；protocol参数指定使用的协议，如IPPROTO_TCP表示TCP协议。

4、套接字的绑定

绑定套接字需要使用bind()系统调用，其原型如下：

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd参数为创建的套接字描述符；addr参数为指向地址结构的指针，用于指定本地地址；addrlen参数为地址结构的大小。

5、套接字的监听

监听套接字需要使用listen()系统调用，其原型如下：

int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd参数为创建的套接字描述符；backlog参数表示最大同时连接数。

6、套接字的连接

连接套接字需要使用connect()系统调用，其原型如下：

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd参数为创建的套接字描述符；addr参数为指向地址结构的指针，用于指定远程地址；addrlen参数为地址结构的大小。

7、套接字的接收和发送

接收数据需要使用recv()或recvfrom()系统调用，发送数据需要使用send()或sendto()系统调用。

网络协议

1、TCP协议

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议，TCP协议通过三次握手建立连接，通过四次挥手断开连接。

2、UDP协议

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的、不可靠的、基于数据报的传输层协议，UDP协议不保证数据传输的可靠性，但传输速度快。

IP地址和端口

1、IP地址

IP地址是网络中设备的唯一标识符，用于标识网络中的主机，IPv4地址由32位二进制数组成，通常表示为四个十进制数，如192.168.1.1。

2、端口

端口是计算机上用于区分不同网络服务的逻辑接口，端口号范围为0-65535，其中0-1023为系统端口，1024-49151为用户端口，49152-65535为动态端口。

实例分析

下面以一个简单的TCP客户端和服务器程序为例，介绍Linux网络编程的基本流程。

1、服务器端

服务器端首先创建一个流式套接字，然后绑定本地地址和端口，接着监听连接请求，当收到客户端的连接请求时，服务器端接受连接，创建一个新的套接字用于与客户端通信。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int opt = 1;
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[1024] = {0};
    const char *hello = "Hello from server";
    // 创建套接字
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 绑定地址和端口
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(8080);
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address))<0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 监听连接请求
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 接受连接
    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen))<0) {
        perror("accept");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 发送数据
    send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);
    printf("Hello message sent
");
    // 关闭套接字
    close(server_fd);
    return 0;
}

2、客户端

客户端创建一个流式套接字，然后连接到服务器端的地址和端口，连接成功后，客户端接收服务器端发送的数据，并打印出来。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
    struct sockaddr_in address;
    int sock = 0, valread;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char buffer[1024] = {0};
    const char *hello = "Hello from client";
    // 创建套接字
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        printf("
 Socket creation error 
");
        return -1;
    }
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(8080);
    // 转换地址从文本到二进制
    if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr)<=0) {
        printf("
Invalid address/ Address not supported 
");
        return -1;
    }
    // 连接到服务器
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        printf("
Connection Failed 
");
        return -1;
    }
    // 发送数据
    send(sock, hello, strlen(hello), 0);
    printf("Hello message sent
");
    // 接收数据
    valread = read( sock , buffer, 1024);
    printf("%s
",buffer );
    // 关闭套接字
    close(sock);
    return 0;
}

Linux网络编程是计算机科学中的一个重要领域，通过学习套接字编程、网络协议、IP地址和端口等基本概念，我们可以更好地理解和实现网络通信，掌握Linux网络编程基础，有助于我们在实际项目中高效地解决网络通信问题。

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Linux网络编程基础：linuxc++网络编程

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