Linux 下的TCP网络通信

1. 概述

在 Linux 系统中,TCP (Transmission Control Protocol)是一种可靠的、基于连接的协议,它提供了可靠的数据传输、流量控制和拥塞控制等功能。在网络通信中,使用 TCP 协议进行数据传输可以确保数据的完整性和可靠性。

2. TCP 套接字

2.1 创建套接字

TCP 通信的第一步是创建一个套接字(socket)。在 Linux 系统中,可以使用 socket 函数来创建一个套接字:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

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

其中,domain 参数指定了套接字的地址族(例如 AF_INET 表示 IPv4),type 参数指定了套接字的类型(例如 SOCK_STREAM 表示 TCP 套接字),protocol 参数指定了使用的协议。

2.2 绑定套接字

创建好套接字后,需要将套接字和本地地址绑定起来,以便可以在该地址上等待连接请求。可以使用 bind 函数来绑定套接字:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

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

其中,sockfd 参数是已创建的套接字描述符,addr 参数是一个指向要绑定的地址结构的指针,addrlen 参数是地址结构的大小。

3. TCP 连接

3.1 服务端监听

在 TCP 通信中,一方充当服务端(server),另一方充当客户端(client)。服务端需要使用 listen 函数开始监听来自客户端的连接请求:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

其中,sockfd 参数是已绑定的套接字描述符,backlog 参数是等待连接队列的最大长度。

3.2 客户端连接

客户端需要使用 connect 函数与服务端建立连接:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

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

其中,sockfd 参数是套接字描述符,addr 参数是一个指向服务端地址结构的指针,addrlen 参数是地址结构的大小。

4. TCP 数据传输

4.1 发送数据

一旦建立了连接,就可以使用 send 函数发送数据:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

其中,sockfd 参数是套接字描述符,buf 参数是要发送的数据缓冲区的指针,len 参数是要发送的数据长度,flags 参数是额外选项。

4.2 接收数据

可以使用 recv 函数从已连接的套接字接收数据:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

其中,sockfd 参数是套接字描述符,buf 参数是接收数据的缓冲区的指针,len 参数是缓冲区的长度,flags 参数是额外选项。

5. TCP 连接的关闭

5.1 主动关闭

一方可以使用 close 函数主动关闭连接:

#include <unistd.h>

int close(int fd);

其中,fd 参数是套接字描述符。

5.2 被动关闭

另一方可以使用 shutdown 函数被动关闭连接:

#include <sys/socket.h>

int shutdown(int sockfd, int how);

其中,sockfd 参数是套接字描述符,how 参数指定关闭连接的方式。

6. 总结

在 Linux 下进行 TCP 网络通信需要创建套接字、绑定套接字、监听连接请求、建立连接、发送数据、接收数据和关闭连接等步骤。通过以上介绍的函数和方法,可以实现可靠的 TCP 通信。在实际开发中,可以根据具体需求选择适当的函数和设置合适的参数,以满足不同的通信需求。

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