网络编程练习题---利用TCP协议完成客户端与服务端点对点通信
题目一
设计程序实现解析www.baidu.com的域名，把获取到的百度的IP地址全部输出到终端并验证是否正确。
解析
主机打算响应某个网站的网络请求，但是只知道网站域名是无法通信的，需要对域名进行地址解析，得到网站的公有IP地址，所以Linux系统提供了名称叫做gethostbyname()的函数接口实现该功能，使用规则如下：
代码实现
/********************************************************************************
*
* file name: demo_domain.c
* author : [email protected]
* date : 2024/06/04
* function :
* 设计程序实现解析www.baidu.com的域名，
* 把获取到的百度的IP地址全部输出到终端并验证是否正确。
* note :
* 1.可以通过ping 百度域名，观察返回值的IP地址来验证获取值是否正确
* 2.通过命令行输入不同的域名，来获取不同域名的IP地址
* 例如：./xxx xxx(有效域名地址)
* version :
*
* CopyRight (c) 2023-2024 [email protected] All Right Reseverd
*
* ******************************************************************************/
/****************************头文件*********************************************/
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
//对参数进行错误处理
if(argc != 2)
{
fprintf(stderr, "argc error, errno: %d, %s\n", errno, strerror(errno));
exit(1);
}
//利用gethostbyname函数接口，获取目标域名所包含的信息
struct hostent *hostent = gethostbyname(argv[1]);
//定义一个结构体变量，用于存储IP地址
struct in_addr ip_hostent;
//定义一个循环数组下标
int i = 0;
//循环将获取得到的hostent结构体中的ip地址转换为点分十进制字符串输出
while(hostent->h_addr_list[i] != NULL)
{
//将获取IP地址进行类型转换，存储在ip_hostent中
ip_hostent.s_addr = *(uint32_t *)(hostent->h_addr_list[i]);
//利用函数接口inet_ntoa()，将网络节序类型转换为点分十进制字符串类型并输出
printf("%s ip :%s\n", argv[1], inet_ntoa(ip_hostent));
//对数组下标进行偏移
i++;
}
return 0;
}
题目二：
利用TCP协议，设计两个程序，一个作为客户端，先发送连接申请给服务端，发送消息给服务端；另一个作为服务端，接受客户端申请，并接受客户端发送的消息。
解析
- listen函数不具有阻塞特性，因为listen只是相当于把socket的属性更改为被动连接，可以接收其他进程的连接，设置好后便会返回，监听的实质有操作系统完成。
- 调用listen函数需要设置监听队列的最大容量，该监听队列容量不是指的是服务端能连接客户端的数量。
- accept函数具有阻塞特性，调用一次accept只能接收一个客户端申请请求，并且会生成返回一个新的、专属于当前连接的客户端的文件描述符，该描述符一定要存储起来，方便服务端后续与客户端点对点通信。
代码实现
tcp_client.c
/********************************************************************************
*
* file name: tcp_client.c
* author : [email protected]
* date : 2024/06/05
* function : 该案例是掌握TCP协议通信方式，该代码文件将实现客户端发送信息给服务端的功能。
* note :
* 1. 需要注意的是connect是非阻塞特性，所以一定要接收返回值进行判断，
* 否则会出现没有连接成功，却进入发送的错误状态。
* 2. 由于该函数部分参数由命令行传入，所以在执行文件时要加上参数
* 例如：./xxx xxx(端口号) xxx.xxx.xxx.xxx(服务端IP地址--点分十进制)
* version :
*
* CopyRight (c) 2023-2024 [email protected] All Right Reseverd
*
* ******************************************************************************/
/****************************头文件*********************************************/
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,const char *argv[])
{
//判断命令行参数
if(argc != 3)
{
fprintf(stderr, "argc error,errno:%d,%s\n",errno,strerror(errno));
exit(1);
}
//创建TCP的套接字文件
int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(tcp_socket == -1)
{
fprintf(stderr, "tcp socket error,errno:%d,%s\n",errno,strerror(errno));
exit(2);
}
//绑定本地信息--如果只打算实习发送功能，该步骤也可以省略
struct sockaddr_in host_addr;
host_addr.sin_family = AF_INET; //协议族，为固定宏
host_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); //想要接收信息进程的端口号
host_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //本地地址，填写该宏定义代表任意网口都可以接收值
bind(tcp_socket,(struct sockaddr *)&host_addr, sizeof(host_addr));
//向目标主机发送消息,需要设置目标端口和目标地址
char buf[128] = {0};
struct sockaddr_in dest_addr;
socklen_t flag_dest = sizeof(dest_addr);
dest_addr.sin_family = AF_INET; //协议族，是固定的
dest_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); //服务器运行进程的端口号，必须转换为网络字节序
dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[2]); //要发送对象的IP地址，必须转换为点分十进制字符串形式
//使用connect函数接口向服务器发起连接申请
int flag_connect = connect(tcp_socket, (struct sockaddr *)&dest_addr, flag_dest);
if(flag_connect == -1)
{
fprintf(stderr, "connect socket error,errno:%d,%s\n",errno,strerror(errno));
exit(3);
}
//循环向服务器发送消息
while(1)
{
//从键盘获取信息
scanf("%s", buf);
write(tcp_socket, buf, strlen(buf));
bzero(buf, sizeof(buf));
}
return 0;
}
tcp_server.c
/********************************************************************************
*
* file name: tcp_server.c
* author : [email protected]
* date : 2024/06/17
* function : 该案例是掌握进行模块化编程思想，以及封装函数接口流程
* note :
* 1. 需要注意的是listen是非阻塞特性，accept才具有阻塞特性
* 2. accpet在成功连接客户端后，会重新创建一个新的、专属于连接客户端的
* 套接字文件描述符，方便服务端与客户端点对点通信
* 3. 由于该函数部分参数由命令行传入，所以在执行文件时要加上参数
* 例如：./xxx xxx（端口号）
* version :
*
* CopyRight (c) 2023-2024 [email protected] All Right Reseverd
*
* ******************************************************************************/
/****************************头文件*********************************************/
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/udp.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
//对命令行传入参数数量进行判断
if(argc != 2)
{
fprintf(stderr, "argc error,errno:%d,%s\n",errno,strerror(errno));
exit(1);
}
//1.创建TCP套接字
int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (tcp_socket == -1)
{
fprintf(stderr, "tcp socket error,errno:%d,%s\n",errno,strerror(errno));
exit(2);
}
//2.绑定自身的IP地址和端口,由于该处服务器功能是接受信息，所以一定要绑定自身信息
struct sockaddr_in host_addr;
host_addr.sin_family = AF_INET; //协议族，是固定的
host_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); //目标端口，必须转换为网络字节序
host_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //目标地址 INADDR_ANY 这个宏是一个整数，所以需要使用htonl转换为网络字节序
bind(tcp_socket,(struct sockaddr *)&host_addr, sizeof(host_addr));
//3.设置监听，且监听队列最大容量设置为5
listen(tcp_socket,5);
//4.等待接受客户端的连接请求
struct sockaddr_in client;
socklen_t client_len = sizeof(client);
//调用accept函数接口后，一定要接收其返回值，因为该返回值为accept创建的新的、专属于连接客户端的套接字文件描述符
int connect_fd = accept(tcp_socket,(struct sockaddr *)&client,&client_len); //会阻塞
char buf[128] = {0};
//5.说明双方建立连接，此时可以接收数据
while(1)
{
read(connect_fd,buf,sizeof(buf));
printf("recv from [%s],data is = %s\n", inet_ntoa(client.sin_addr) ,buf);
bzero(buf,sizeof(buf));
}
return 0;
}