socket编程的常用函数，可以参考以下这篇博客

socket编程-----常用socket编程函数https://blog.csdn.net/ZZZCY2003/article/details/138071210

关于TCP的三次挥手、四次挥手过程和UDP的报文分析可以参考以下两篇博客

计算机网络--运输层https://blog.csdn.net/ZZZCY2003/article/details/138007052

TCP协议数据传输过程及报文分析https://blog.csdn.net/ZZZCY2003/article/details/138035752

一、socket

1.1、socket概述

Socket编程是计算机网络通信中的一种重要技术，它允许不同的计算机程序通过网络进行通信和数据交换。在Socket编程中，一个程序（通常称为客户端）通过创建Socket对象并与另一个程序（通常称为服务器）建立连接，从而进行通信。

1.2、基本概念

IP地址和端口号：IP地址用于标识网络上的设备，而端口号用于标识设备上的特定服务或应用程序。Socket通过组合IP地址和端口号来唯一标识一个网络上的通信端点。
客户端与服务器：在Socket编程中，通常有一个服务器程序等待客户端的连接请求。一旦连接建立，客户端和服务器就可以互相发送和接收数据。
流式套接字（SOCK_STREAM）：通常用于TCP协议，提供可靠的、面向连接的通信服务。数据按照字节流的形式发送和接收。
数据报套接字（SOCK_DGRAM）：通常用于UDP协议，提供无连接的通信服务。数据以数据报的形式发送和接收，不保证数据的顺序和可靠性。

1.3、关键步骤

创建Socket：使用socket函数创建一个新的Socket对象。
绑定（Bind）：对于服务器来说，需要将Socket绑定到一个特定的IP地址和端口号上，以便客户端能够连接。
监听（Listen）：服务器Socket使用listen函数开始监听来自客户端的连接请求。
接受连接（Accept）：服务器使用accept函数接受客户端的连接请求，并返回一个新的Socket对象用于与客户端通信。
连接（Connect）：对于客户端来说，使用connect函数向服务器发起连接请求。
发送和接收数据：使用send或sendto函数发送数据，使用recv或recvfrom函数接收数据。
关闭Socket：使用close函数关闭Socket连接，释放资源。

1.4、在Linux系统上执行socket过程

假设已经写好服务端代码（service.c）和客户端代码（client.c）（注意：示例用的是C语言代码，且代码已附在文章最下面）

1、开启两个终端，并对服务端代码和客户端代码进行编译。在两个终端中分别执行以下各一条代码，作为服务端和客户端。


展开代码
gcc service.c -o service
gcc client.c -o client

2、运行服务端，使服务端处于等待连接状态。等待客户端的请求连接。


展开代码
./service

3、在另一个终端运行客户端，向服务端发出请求连接的请求


展开代码
./client

4、最后，执行完成！

二、基于socket编程的TCP通信过程

2.1、基于socket编程的TCP通信流程

2.1.1、服务端（service.c）

2.1.1.1、创建socket


展开代码
//创建socket文件描述符  
if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {  
    perror("socket failed");  
    exit(EXIT_FAILURE);  
}

2.1.1.2、绑定socket到端口


展开代码
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
address.sin_port = htons(PORT);

//绑定socket到端口
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
	perror("bind failed");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

2.1.1.3、开始监听连接


展开代码
//开始监听连接
if (listen(server_fd, 3) < 0) {
	perror("listen");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

2.1.1.4、接受客户端连接


展开代码
//接受客户端连接
if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
	perror("accept");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

2.1.1.5、读取客户端发送的数据


展开代码
//读取客户端发送的数据
int valread = read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);
printf("%s\n", buffer);

2.1.1.6、发送响应给客户端


展开代码
//发送响应给客户端
send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);
printf("Hello message sent\n");

2.1.1.7、关闭套接字


展开代码
//关闭套接字
close(server_fd);
close(new_socket);

2.1.2、客户端（client.c）

2.1.2.1、创建socket


展开代码
//创建socket文件描述符
if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
	perror("Socket creation error");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

2.1.2.2、设置服务器地址结构并来连接服务器


展开代码
//设置服务器地址结构
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(PORT);

//连接到服务器
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
	perror("Connection failed");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

printf("Connected to server\n");

2.1.2.3、发送数据给服务器


展开代码
//发送数据给服务器
if (send(sock, hello, strlen(hello), 0) < 0) {
	perror("Send failed");
	exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Hello message sent\n");

2.1.2.4、读取服务器的响应


展开代码
//读取服务器的响应
while ((valread = read(sock, buffer, BUFFER_SIZE - 1)) > 0) {
	buffer[valread] = '\0';
	printf("Received from server: %s\n", buffer);
}

if (valread < 0) {
	perror("Read failed");
}

2.1.2.5、关闭套接字


展开代码
//关闭socket
close(sock);

2.2、基于socket编程的TCP通信流程图

2.3、基于socket编程的TCP示例

2.3.1、服务端（service.c）


展开代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
	int server_fd, new_socket;
	struct sockaddr_in address;
	int opt = 1;
	int addrlen = sizeof(address);
	char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
	const char *hello = "Hello from server";

	//创建socket文件描述符
	if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
		perror("socket failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	//设置socket选项，允许地址重用
	if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {
		perror("setsockopt");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	address.sin_family = AF_INET;
	address.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	address.sin_port = htons(PORT);

	//绑定socket到端口
	if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
		perror("bind failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	//开始监听连接
	if (listen(server_fd, 3) < 0) {
		perror("listen");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	//接受客户端连接
	if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
		perror("accept");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	//读取客户端发送的数据
	int valread = read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);
	printf("%s\n", buffer);

	//发送响应给客户端
	send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);
	printf("Hello message sent\n");
	
	//关闭套接字
	close(server_fd);
	close(new_socket);
	return 0;
}

2.3.2、客户端（client.c）


展开代码
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <unistd.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <netdb.h>  
  
#define PORT 8080  
#define BUFFER_SIZE 1024  
  
int main() {  
    int sock = 0;  
    struct sockaddr_in serv_addr;  
    char *hello = "Hello from client";  
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};  
    int valread;  
      
    //创建socket文件描述符  
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {  
        perror("Socket creation error");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
      
    //设置服务器地址结构  
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);  

      
    //连接到服务器  
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {  
        perror("Connection failed");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
      
    printf("Connected to server\n");  
      
    //发送数据给服务器  
    if (send(sock, hello, strlen(hello), 0) < 0) {  
        perror("Send failed");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
    printf("Hello message sent\n");  
      
    //读取服务器的响应  
    while ((valread = read(sock, buffer, BUFFER_SIZE - 1)) > 0) {  
        buffer[valread] = '\0';  
        printf("Received from server: %s\n", buffer);  
    }  
      
    if (valread < 0) {  
        perror("Read failed");  
    }  
      
    //关闭socket  
    close(sock);  
    return 0;  
}

三、基于socket编程的UDP通信过程

3.1、基于socket编程的UDP通信流程

3.1.1、服务端

3.1.1.1、创建socket


展开代码
//创建socket
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
	perror("socket creation failed");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

3.1.1.2、设置服务器地址结构


展开代码
//设置服务器地址结构
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//具体的ip地址
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

3.1.1.3、绑定socket


展开代码
//绑定socket
if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
	perror("bind failed");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

3.1.1.4、打印监听信息


展开代码
printf("Server is listening on port %d\n", SERVER_PORT);

3.1.1.5、接收数据


展开代码
//接收数据
n = recvfrom(sockfd, (char *)buffer, BUFFER_SIZE, MSG_WAITALL, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);
buffer[n] = '\0';
printf("Received from client: %s\n", buffer);

3.1.1.6、关闭socket


展开代码
//关闭socket
close(sockfd);

3.1.2、客户端

3.1.2.1、创建socket


展开代码
//创建socket
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
	perror("socket creation failed");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

3.1.2.2、设置服务器地址结构


展开代码
//设置服务器地址结构
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
	perror("Invalid address/Address not supported");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

3.1.2.3、发送数据


展开代码
//发送数据
len = sendto(sockfd, (const char *)buffer, strlen(buffer), MSG_CONFIRM,(const struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
if (len < 0) {
	perror("sendto failed");
	exit(EXIT_FAILURE);
}

3.1.2.4、打印发送信息

打印一条消息到控制台，表明数据已成功发送到服务器


展开代码
printf("Message sent to server: %s\n", buffer);

3.1.2.5、关闭socket


展开代码
//关闭socket
close(sockfd);

3.2、基于socket编程的UDP通信流程图

3.3、基于socket编程的UDP通信示例

3.3.1、服务端（service.c）


展开代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_PORT 8888
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
	int sockfd;
	struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
	socklen_t len = sizeof(client_addr);
	char buffer[BUFFER_SIZE];
	ssize_t n;

	//创建socket
	if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
		perror("socket creation failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	//设置服务器地址结构
	memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = AF_INET;
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//具体的ip地址
	server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

	//绑定socket
	if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
		perror("bind failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	printf("Server is listening on port %d\n", SERVER_PORT);

	//接收数据
	n = recvfrom(sockfd, (char *)buffer, BUFFER_SIZE, MSG_WAITALL,
	             (struct sockaddr *)&client_addr, &len);
	buffer[n] = '\0';
	printf("Received from client: %s\n", buffer);

	//关闭socket
	close(sockfd);
	return 0;
}

3.3.2、客户端（client.c）


展开代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_IP "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT 8888
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
	int sockfd;
	struct sockaddr_in server_addr;
	char buffer[BUFFER_SIZE] = "Hello from UDP client!";
	ssize_t len;

	//创建socket
	if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
		perror("socket creation failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	//设置服务器地址结构
	memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = AF_INET;
	server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
	if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
		perror("Invalid address/Address not supported");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	//发送数据
	len = sendto(sockfd, (const char *)buffer, strlen(buffer), MSG_CONFIRM,
	             (const struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
	if (len < 0) {
		perror("sendto failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	printf("Message sent to server: %s\n", buffer);

	//关闭socket
	close(sockfd);
	return 0;
}

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