TCP/IP网络编程

2024-07-13 11:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

在这里插入图片描述

7.1 基于 TCP 的半关闭

TCP 中的断开连接过程比建立连接过程更重要, 因为连接过程中一般不会出现大的变数, 但断开过程有可能发生预想不到的情况, 因此应准确掌握下面要讲解的半关闭(Half-close), 才能明确断开过程.

单方面断开连接带来的问题

Linux 的close函数和Windows 的closesocket函数意味完全断开连接. 完全断开不仅指无法传输数据, 而且也不能接受数据. 因此, 在某些情况下, 通信一方调用close或closesocket函数断开连接就显得不太优雅, 图7-1所示. 在这里插入图片描述图7-1描述的是 2台主机正在进行双向通信. 主机A发送完最后的数据后, 调用close函数断开了连接, 之后主机A无法再接收主机B传输的数据. 实际上, 是完全无法调用与接收数据相关的函数. 最终, 由主机B传输的, 主机A必须接收的数据也销毁了.

为了解决这类问题, "只关闭一部分数据中使用的流(Half-close)"的方法应运而生. 断开一部分连接是指, 可以传输数据但无法接受, 或可以接收数据但无法传输. 顾名思义就是只关闭流的一半.

套接字和流(Stream)

两台主机通过套接字建立连接后进入可交换数据的状态, 又称"流形成的状态". 也就是把建立套接字后可交换数据的状态看作一种流.

此处的流可以比作水流, 水朝着一个方向流动, 同样, 在套接字的流中, 数据也只能向一个方向移动. 因此, 为了进行双向通信, 需要如图7-2所示的2个流. 在这里插入图片描述一旦两台主机间建立了套接字连接, 每个主机就会拥有单独的输入流和输出流. 当然, 其中一个主机的输入流与另一主机的输出流相连, 而输出流与另一主机的输入流相连, 另外, 本章讨论的"优雅的断开连接方式"只断开其中一个流, 而并非同时断开两个流. Linux 的close和Windows的closesocket函数将同时断开这两个流, 因此与"优雅"二字还有一段距离.

针对优雅断开的shutdown 函数

接下来介绍用于半关闭的函数. 下面这个shutdown函数就用来关闭其中一个流. 在这里插入图片描述调用上述函数时, 第二个参数决定断开连接方式, 其可能值如下所示. 若向shutdown 的第二个参数传递SHUT_RD, 则断开输入流, 套接字无法接收数据. 即使输入缓冲收到数据也会抹去, 而且无法调用输入相关函数. 如果向shutdown 函数的第二个参数传递SHUT_WR, 则中断输出流, 也就是无法传输数据. 但如果输出缓冲还留有未传输的数据, 则将传递至目标主机. 最后, 若传入SHUT_RDWR, 则同时中断I/O流, 这相当于分2次调用shutdown, 其中一次以 SHUT_RD 为参数, 另一以SHUTT_WR 为参数.

为何需要半关闭

相信各位已对"关闭套接字的一半连接"有了充分的认识, 但还有一些疑惑. 在这里插入图片描述这句话也不是完全是错的, 如果保持足够的时间间隔, 完成数据交换后再断开连接, 这时就没必要使用半关闭. 但要考虑如下情况: 此处字符串 “Thank you” 的传递实际是多余的, 这只是用来模拟客户端断开前还有数据需要传递的情况. 此时程序实现的难度并不小, 因为传输文件的服务器端只需连续传输文体数据即可, 而客户端则无法知道需要接收数据到何时. 客户端也没有办法无休止的调用输入函数, 因为这有可能导致程序阻塞(调用函数未返回). 在这里插入图片描述这种方式也有问题, 因为这意味着文件中不能有与约定字符相同的内容. 为解决该问题, 服务器端应最后向客户端传递EOF 表示文件结束法符. 客户端通过函数返回值接收EOF, 这样可以避免与文件内容冲突. 剩下最后一个问题: 服务器如何传递EOF? 在这里插入图片描述当然, 调用close函数的同时关闭I/O流, 这样也会向对方发送EOF. 但此时无法再接收对方传输的数据. 换言之, 若调用close函数关闭流, 就无法接收客户端最后发送的字符串"Thank you"这时需要调用shutdown 函数, 只关闭服务器的输出流(半关闭). 这样既可以发送 EOF, 同时保留了输入流, 可以接收对方数据. 下面结合已学内容实现收发文件的服务器端/客户端.

基于半关闭的文件传输程序

上述文件传输服务器和客户端的数据流可整理如图7-3 , 稍后将根据此图编写实例. 希望各位通过此例理解传输EOF的必要性和半关闭的重要性. 在这里插入图片描述首先介绍服务器端. 该实例与之前实例不同, 省略了大量错误处理的代码, 希望大家注意. 这种处理只是为了便于分析代码, 实际编写中不应省略. 服务器端:

#include #include #include #include #include #include #define BUF_SIZE 30 void error_handling(char *message); int main(int argc, char *argv[]) { int serv_sd, clnt_sd; FILE *fp; char buf[BUF_SIZE]; int read_cnt; struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr; socklen_t clnt_adr_sz; if (argc != 2) { printf("Usage : %s \n", argv[0]); exit(1); } fp = fopen("file_server.c", "rb"); serv_sd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr)); serv_adr.sin_family = AF_INET; serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); bind(serv_sd, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)); listen(serv_sd, 5); clnt_adr_sz = sizeof(clnt_adr); clnt_sd = accept(serv_sd, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &clnt_adr_sz); while(1) { read_cnt = fread((void*)buf, 1, BUF_SIZE, fp); if (read_cnt fputs(message, stderr); fputc('\n', stderr); exit(1); }

客户端:

#include #include #include #include #include #include #define BUF_SIZE 30 void error_handling(char *message); int main(int argc, char *argv[]) { int sd; FILE *fp; char buf[BUF_SIZE]; int read_cnt; struct sockaddr_in serv_adr; if (argc != 3) { printf("Usage : %s \n", argv[0]); exit(1); } fp = fopen("receive.dat", "wb"); sd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr)); serv_adr.sin_family = AF_INET; serv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); connect(sd, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)); while ((read_cnt=read(sd, buf, BUF_SIZE)) != 0) { fwrite((void*)buf, 1, read_cnt, fp); } puts("Received file data"); write(sd, "Thank you", 10); fclose(fp); close(sd); return 0; } void error_handling(char *message) { fputs(message, stderr); fputc('\n', stderr); exit(1); }

运行结果; 客户端: 在这里插入图片描述服务器: 上述实例运行结果. 运行后查看客户端的receive.dat 文体, 可以验证数据正常接受.特别需要注意的是, 还可以确认服务器端已正常接收客户端最后传输的消息, “Thank you”

7.2 基于 Windows 的实现

Windows 平台同样通过调用shutdown 函数完成半关闭, 只是向其传递的参数名略有不同, 需要确定. 在这里插入图片描述上述函数中第二个参数的可能值及含义可整理如下. 虽然这些常量名不同与 Linux 的名称, 但其值完全相同. SD_RECEIVE, SHUT_RD 都是0, SD_SEND, SHUT_WR都是1, SD_BOTH, SHUT_RDWR都是2, 当然, 这些并没有太多实际意义. 最后, 给出 Windows 平台下的实例.

对不起, 我在Windows 上没有实现, 成功.

无法打开文件.

结语:

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时间: 2020-05-30

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