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1、计算机操作系统实验报告即5切实验七：Linux Socket编程学校：XXX院系：XXX 班级：XXX 姓名：XXX 学号：XXX 指导教师：XXX一、实验题目3二、实验学时3三、指导老师3四、实验日期3五、实验目的3六、实验原理36.1 什么是Socket36.2 Socket 建立36.3 Socket 配置.46.4连接建立56.5数据传输.66.6结束传输.7七、实验步骤及结果77.1 编译服务端（server.c）77.2 编译客户端（client.c）87.3服务端与客户端交互8八、报告书写人9附录一 服务端（server.c）9附录二 客户端（client.c）11实验七：Lin
2、ux Socket编程一、实验题目Linux Socket 编程二、实验学时3学时三、指导老师XXX四、实验日期2018年12月17日星期一五、实验目的(1) 了解 socket 含义(2) 设计socket程序，实现远程服务器端和客户端的通信六、实验原理6.1什么是SocketSocket接口是TCP/IP网络的API, Socket接口定义了许多函数或例程，程 序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。要学Internet上的TCP/IP 网络编程，必须理解Socket接口。Socket接口设计者最先是将接口放在Unix操作系统里面的。如果了解Unix 系统的输入和输出的话，就很容
3、易了解Socket 了。网络的Socket数据传输是一 种特殊的I/O, Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文 件的函数调用Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建 立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。常用的Socket类型有两种：流 式 Socket (SOCK_STREAM)和数据报式 Socket (SOCK_DGRAM)。流式是一种面向 连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连 接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。6.2 Socket 建立为了建立Socket，
4、程序可以调用Socket函数，该函数返回一个类似于文件 描述符的句柄。socket函数原型为：int socket(int domain, int type, int protocol);domain指明所使用的协议族，通常为PF_INET，表示互联网协议族(TCP/IP 协议族)；type 参数指定 socket 的类型：SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM，Socket 接口还定义了原始Socket (SOCK_RAW)，允许程序使用低层协议；protocol通常 赋值0。Socket()调用返回一个整型socket描述符，你可以在后面的调用使用 它。Socket描述符是一个指
5、向内部数据结构的指针，它指向描述符表入口。调 用Socket函数时，socket执行体将建立一个Socket，实际上建立一个Socket 意味着为一个Socket数据结构分配存储空间Socket执行体为你管理描述符表。两个网络程序之间的一个网络连接包括五种信息:通信协议、本地协议地址、 本地主机端口、远端主机地址和远端协议端口。Socket数据结构中包含这五种 信息。6.3 Socket 配置通过socket调用返回一个socket描述符后，在使用socket进行网络传输 以前，必须配置该socket。面向连接的socket客户端通过调用Connect函数在 socket数据结构中保存本地和远
6、端信息。无连接socket的客户端和服务端以及 面向连接socket的服务端通过调用bind函数来配置本地信息。Bind函数将socket与本机上的一个端口相关联，随后你就可以在该端口监听服 务请求。Bind函数原型为：int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen);Sockfd是调用socket函数返回的socket描述符,my_addr是一个指向包含 有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针；addrlen常被设置为 sizeof(struct sockaddr)。struct sockaddr结构类型是
7、用来保存socket信息的：struct sockaddr (unsigned short sa_family; /* 地址族，AF_xxx */ char sa_data14; /* 14 字节的协议地址 */ ;sa_family 一 般为 AF_INET，代表 Internet(TCP/IP)地址族；sa_data 则 包含该socket的IP地址和端口号。另外还有一种结构类型：struct sockaddr_in (short int sin_family; /* 地址族 */unsigned short int sin_port; /* 端口号 */struct in_addr si
8、n_addr; /* IP 地址 */unsigned char sin_zero8; /* 填充 0 以保持与 struct sockaddr 同样 大小*/;这个结构更方便使用。sin_zero用来将sockaddr_in结构填充到与struct sockaddr同样的长度，可以用 bzero()或memset()函数将其置为零。指向 sockaddr_in的指针和指向sockaddr的指针可以相互转换，这意味着如果一个 函数所需参数类型是sockaddr时，你可以在函数调用的时候将一个指向sockaddr_in的指针转换为指向sockaddr的指针；或者相反。使用bind函数时，可以用下
9、面的赋值实现自动获得本机IP地址和随机获取 一个没有被占用的端口号：my_addr.sin_port = 0; /*系统随机选择一个未被使用的端口号*/my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填入本机 IP 地址 */ 通过将my_addr.sin_port置为0,函数会自动为你选择一个未占用的端口来使 用。同样，通过将my_addr.sin_addr.s_addr置为INADDR_ANY，系统会自动填 入本机IP地址。注意在使用bind函数是需要将sin_port和sin_addr转换成为网络字节优先顺 序；而sin_addr则不需要转换。计算机数据
10、存储有两种字节优先顺序：高位字节优先和低位字节优先。Internet上数据以高位字节优先顺序在网络上传输，所以对于在内部是以低位 字节优先方式存储数据的机器，在Internet上传输数据时就需要进行转换，否 则就会出现数据不一致。下面是几个字节顺序转换函数：-htonl():把32位值从主机字节序转换成网络字节序 htons():把16位值从主机字节序转换成网络字节序ntohl():把32位值从网络字节序转换成主机字节序 ntohs():把16位值从网络字节序转换成主机字节序Bind()函数在成功被调用时返回0；出现错误时返回-1并将errno置为相 应的错误号。需要注意的是，在调用bind函
11、数时一般不要将端口号置为小于1024 的值，因为1到1024是保留端口号，你可以选择大于1024中的任何一个没有被 占用的端口号。6.4连接建立面向连接的客户程序使用Connect函数来配置socket并与远端服务器建立 一个TCP连接，其函数原型为：int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen);Sockfd是socket函数返回的socket描述符；serv_addr是包含远端主机 IP地址和端口号的指针；addrlen是远端地址结构的长度Connect函数在出现 错误时返回-1，并且设置errno为相应的错误
12、码。进行客户端程序设计无须调用 bind()，因为这种情况下只需知道目的机器的IP地址，而客户通过哪个端口与 服务器建立连接并不需要关心，socket执行体为你的程序自动选择一个未被占 用的端口，并通知你的程序数据什么时候到打断口。Connect函数启动和远端主机的直接连接。只有面向连接的客户程序使用 socket时才需要将此socket与远端主机相连。无连接协议从不建立直接连接。 面向连接的服务器也从不启动一个连接，它只是被动的在协议端口监听客户的请 求。Listen函数使socket处于被动的监听模式，并为该socket建立一个输入 数据队列，将到达的服务请求保存在此队列中，直到程序处理它
13、们。int listen(int sockfd， int backlog);Sockfd是Socket系统调用返回的socket描述符；backlog指定在请求队 列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待accept()它们(参考 下文)Backlog对队列中等待服务的请求的数目进行了限制，大多数系统缺省 值为20。如果一个服务请求到来时，输入队列已满，该socket将拒绝连接请求， 客户将收到一个出错信息。当出现错误时listen函数返回-1，并置相应的errno错误码。accept()函数让服务器接收客户的连接请求。在建立好输入队列后，服务器 就调用accept函数，然后睡眠并等
14、待客户的连接请求。int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);sockfd是被监听的socket描述符，addr通常是一个指向sockaddr_in变量 的指针，该变量用来存放提出连接请求服务的主机的信息(某台主机从某个端口 发出该请求)；addrten通常为一个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整 型指针变量。出现错误时accept函数返回-1并置相应的errno值。首先，当accept函数监视的socket收到连接请求时，socket执行体将建 立一个新的socket，执行体将这个新socket和请求连接进程
15、的地址联系起来， 收到服务请求的初始socket仍可以继续在以前的socket上监听，同时可以在 新的socket描述符上进行数据传输操作。6.5数据传输Send()和recv()这两个函数用于面向连接的socket上进行数据传输。Send()函数原型为：int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);Sockfd是你想用来传输数据的socket描述符；msg是一个指向要发送数据 的指针；Len是以字节为单位的数据的长度；flags 一般情况下置为0 (关于该 参数的用法可参照man手册)。Send()函数返回实际上发送出的字
16、节数，可能会少于你希望发送的数据。在 程序中应该将send()的返回值与欲发送的字节数进行比较。当send()返回值与 len不匹配时，应该对这种情况进行处理。char *msg = Hello!”;int len, bytes_sent;len = strlen(msg);bytes_sent = send(sockfd, msg,len,0);recv()函数原型为：int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);Sockfd是接受数据的socket描述符；buf是存放接收数据的缓冲区；len 是缓冲的长度。Flags也被
17、置为0。Recv()返回实际上接收的字节数，当出现错 误时，返回-1并置相应的errno值。Sendto()和recvfrom()用于在无连接的数据报socket方式下进行数据传输。 由于本地socket并没有与远端机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地 址。sendto()函数原型为：int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen);该函数比send()函数多了两个参数，to表示目地机的IP地址和端口号信息， 而tolen常常被赋值
18、为sizeof (struct sockaddr)。Sendto函数也返回实际发 送的数据字节长度或在出现发送错误时返回-1。Recvfrom()函数原型为：int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,structsockaddr *from,int *fromlen);from是一个struct sockaddr类型的变量，该变量保存源机的IP地址及端 口号。fromlen 常置为 sizeof (struct sockaddr)。当 recvfrom()返回时，fromlen 包含实际存入from中的数据字节数。
19、Recvfrom()函数返回接收到的字节数或当 出现错误时返回-1，并置相应的errno。如果你对数据报socket调用了 connect。函数时，你也可以利用send()和 recv()进行数据传输，但该socket仍然是数据报socket，并且利用传输层的UDP 服务。但在发送或接收数据报时，内核会自动为之加上目地和源地址信息。6.6结束传输当所有的数据操作结束以后，你可以调用close()函数来释放该socket，从 而停止在该socket上的任何数据操作：close(sockfd);你也可以调用shutdown。函数来关闭该socket。该函数允许你只停止在某 个方向上的数据传输，而一
20、个方向上的数据传输继续进行。如你可以关闭某 socket的写操作而允许继续在该socket上接受数据，直至读入所有数据。int shutdown(int sockfd,int how);Sockfd是需要关闭的socket的描述符。参数how允许为shutdown操作选 择以下几种方式：0不允许继续接收数据-1不允许继续发送数据 2不允许继续发送和接收数据，均为允许则调用close ()shutdown在操作成功时返回0，在出现错误时返回-1并置相应errno。七、实验步骤及结果7.1编译服务端(server.c )hzzybUnHtUt M/Sy$t e inTest/wofikT I文件(
21、F)编辑(E)查看(V)搜索版)竖器(叮带助H)h2oubuntu$ cd systenTest/hzzubuntu:*/SystenTest$ cd work?hzoubuntui-/SysteRTest/work7$ gcc 。serverservershziuburitu:*/SystenTest/work7$ Is -I心1hzzhzz1126口月2106:37client-c-rwxr-xr-x1hzzhzz129361潟21&6: 37client .Q-FW s. r 1hzzhzz532翌月1621： 5Glocaluh-rw-r-r-1hzzhzz1968月1701:43se
22、rver-c-rwxr-xr-x1hzzhzz1297b月21e7：aeI server.ohzzOuburntu:/SystenTest/workTS |总甬景447.2编译客户端（client.c）hzzubuntu: /SystcmTest/work7文忤f蝙辑同 查看W）总察国 露端m前助诉）hzzi|ubuntii i-/SysteiRTest/work7$hizzQubuintuzSystcnTest/work7$ get - client.o client.c hzzaubuintu:-/systcnTest/wcrk7$ Is -I 息用量44 -rw-r-r- rwxrxr-
23、x -rw-r-r- -FWr-r- -rwxr-xr-xhzz hzz hzzhzz hzzhzzhzzhzzhzzhzz1126 12936 532 I960 1297C盟月u月U月亶月U月&6:37 cltentc 07:62kltent.o Zlr56 lcical + h 01:43 server-c &760 server-ohzzijubuntu i-/systcimTest/w0rk7$ hziflubuintu x/SystenTest/workTS hzzijubufitu ：/syteinTestw0rk7$ hzzdubuntu z/Sys-tejnTest/wgrkT
24、S hziaub urttu:systenTes t/wer k7$ hzzubuntu:/SystenTest/workT? hzEambiJAtu :-/systeflTe$t/MiGrk75 hzzubuntu hzubijntij hzziubuntu hzzSubuintu hzzubuntu hzii3ubuntu hzzi|ubuntu Iih 祯 ubunti*/Sy stemT est/wor k7$-/systeiFiTest/wcirkTS-/SjjrstcinTest/workT/SystenTcst/workTS/systciATcst/w0rk7$-*/Systef
25、iTest/work7S/SjjrstcfflTestwork7$T $ v 乐triTkT$7.3服务端与客户端交互八、报告书写人服务端(server.c )XXX附录-#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SERVER_PORT 10086int main()(int serverSocket;struct sockaddr_in server_addr;struct sockaddr_in cli
26、entAddr;int addr_len = sizeof(clientAddr);int client;char buffer200;int iDataNum;if(serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) 0)(perror(socket)；return 1;bzero(&server_addr, sizeof(server_addr);server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);server_addr.sin_addr.s_addr
27、 = htonl(INADDR_ANY);if(bind(serverSocket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr) 0)(perror(connect)；return 1;if(listen(serverSocket, 5) 0)(perror(listen)；return 1;while(1)(printf(监听端口： dn”, SERVER_PORT);client = accept(serverSocket, (struct sockaddr*)&clientAddr, (socklen_t*)&addr_len
28、);if(client 0)(perror(accept)；continue;printf(等待消息.n);printf(IP is %sn, inet_ntoa(clientAddr.sin_addr);printf(Port is %dn, htons(clientAddr.sin_port);while(1)(printf(读取消息：);buffer0 = 0;iDataNum = recv(client, buffer, 1024, 0); if(iDataNum 0)(perror(recv null);continue;bufferiDataNum = 0;if(strcmp(bu
29、ffer, quit) = 0)break;printf(%sn, buffer);if(strcmp(buffer, quit) = 0) break;close(serverSocket);return 0;附录二客户端(client.c)#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SERVER_PORT 6666 int main()(int clientSocket;struct sockaddr_i
30、n serverAddr;char sendbuf200;char recvbuf200;int iDataNum;if(clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) 0)(perror(socket)； return 1;serverAddr.sin_family = AF_INET;serverAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(127.0.0.1)；if(connect(clientSocket, (struct sockaddr *)&serverAddr,sizeof(serverAddr) 0)(perror(connect)； return 1;printf(连接到主机.n);while(1)(printf(发送消息：)；scanf(%s, sendbuf);/printf(n)；send(clientSocket, sendbuf, strlen(sendbuf), 0);if(strcmp(sendbuf, quit) = 0) break;close(clientSocket);return 0;
