Socket programozás C++ nyelven

A kliens-szerver modell kialakítása

A socket programozás az a folyamat, amely socketek segítségével kommunikációs csatornát épít ki a szerver és a kliens között. A következő példakódban az ügyfél kapcsolatot létesít a kiszolgálóval, és a kiszolgáló be van állítva az ügyfélkapcsolatok fogadására. Ismerjük meg a szerver és kliens kódszegmenseit, bemutatva a hálózati kommunikáción belüli működésüket. A következő a szerveroldali kód. Nézzük először a kódot, majd magyarázzuk el részletesen, pontról pontra.

1. Szerver oldal

A modell szerveroldali kódja az alábbiakban található. Lássuk, mi történik a kódban:

A megadott példa a C++ program szerveroldali kódja. Ez a kód egy egyszerű TCP-kiszolgálón működik, amely egyetlen porton figyeli a kapcsolatokat. Amikor a kapcsolat sikeresen létrejött, a szerver üzenetet kap az ügyféltől. Ezt követően kinyomtatja a konzolra, és válaszüzenetet küld a kliensnek. Értsük meg a kód minden sorát.

A program a következő könyvtárak beépítésével kezdődik: „iostream” a szabványos bemeneti/kimeneti definíciókhoz, „cstring” a karakterlánc-kezelő funkciókhoz, „unistd.h” a POSIX operációs rendszer API-jához való hozzáférés biztosításához, és „arpa/inet.h” végezze el az internetes műveleteket. A „#define PORT 8080” utasítás azt jelenti, hogy meghatározza a 8080-as portszámot, amelyen a szerver figyelni fog. A „#define MAX_BUF_SIZE 1024” a bejövő adatok maximális pufferméretét jelenti, amely 1024.

A fő függvényben két változó van inicializálva, a „ser_socket” és a „cli_socket”, amelyek mind a szervert, mind a klienst képviselik. A másik három változó, a „sockaddr_in”, „ser_address” és „cli_address” „struct” típusú, címstruktúraként inicializálva van a szerver és az ügyfél számára. Ezt követően egy „buf” nevű puffer inicializálódik, amely az ügyféltől származó adatokat tárolja.

A socket() függvény az „if” feltételben új TCP socketet hoz létre. Az AF_INET az IPv4, a SOCK_STREAM a kapcsolatorientált és megbízható TCP socket, az utolsó argumentum, amely 0, az alapértelmezett TCP protokoll kiválasztásához, az INADDR_ANY bármilyen IP-címen fogadja a kapcsolatokat, a htons (PORT) pedig a portszámot konvertálja a host byte order a hálózati bájtsorrendhez.

Mivel minden megfelelően van definiálva, a következő lépés az, hogy a szervert listerként kell beállítani az adott porton, és bármilyen hálózati interfészen elfogadni a kapcsolatokat. A socketet a „ser_address”-ben lévő információkkal együtt a bind() metódus adja. Hibát nyomtatunk, és leállítjuk a folyamatot, ha a kötés sikertelen. Az accept() függvény új socketet nyit meg az ügyféllel való kapcsolathoz, míg a listen() függvény arra utasítja a szervert, hogy várja meg a bejövő kapcsolatokat. Ha az accept() függvény sikertelen, a hibaüzenet kinyomtatásra kerül, és a függvény kilép.

Ezután a szerver beolvassa az ügyfélüzenetet a read() függvénnyel a „buf” pufferbe, majd kinyomtatja a konzolra. A send() függvényt a szerver arra használja, hogy üzenetet küldjön válaszul a kliensnek. Végül a close() segítségével a szerver bezárja a kliens socketjét, leállítva a programot, így minden kapcsolat megfelelően bezárul, és nem áll fenn az adatszivárgás valószínűsége.

2. Ügyféloldal

Most pedig lássuk, mi történik az ügyfélmodellben:

Nézzük meg az egyes kódsorokat, hogy megértsük a program működését.

Ugyanez a négy könyvtár – iostream, cstring, unistd.h és arpa/inet.h – szintén szerepel az ügyféloldalon. A 127.0.0.1 helyi gazdagép IP-címével együtt egy portszám is meghatározásra kerül. Megjelenik az üzenet, amelyet el kell juttatni a szerverhez. A kliensnek és a szervernek kapcsolatot kell létesítenie a következő lépések szerint:

Az 'if ((kliens_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1);' létrehoz egy socketet az IPv4 számára egy adatfolyamtípussal és az alapértelmezett TCP protokollal. A perror() kiírja a hiba részleteit, ha a socket() függvény nem tud kapcsolatot létesíteni, és kilép a programból.

A 'szerver_címe.sin_port = htons(PORT);' beállítja a portszámot a hálózati bájtsorrendre való átalakítás után. Ezt követően egy másik hibaüzenet jelenik meg, ez a „Rossz cím”, amelyet kinyomtat, ha valami nem stimmel a címmel. A cím megtalálásával a „szer_címben” a kliens csatlakozni fog a szerverhez. Ha a kapcsolat sikertelen, a hiba részletei kinyomtatásra kerülnek. A send() függvény továbbítja az üzenetet a szervernek, biztosítva, hogy az ne tartalmazzon jelzőt.

A kiszolgálótól érkező válasz fogadásához és tárolásához a „char” típusú „buf” nevű puffert inicializálják. A read() függvény beolvassa a szerver válaszát a pufferbe. Végül a szerver válasza kinyomtatásra kerül a konzolra. Végül a kapcsolatot lezárjuk a close() utasítással a socket leállításához. A program kimenete a következő:

Következtetés

A socket programozás a számítástechnikában a hálózati kommunikáció fontos része. Lehetővé teszi olyan alkalmazások fejlesztését, amelyek képesek a hálózaton keresztül kommunikálni, és az egyszerű kliens-szerver architektúráktól a strukturált elosztott rendszerekig a lehetőségek széles skáláját teszi lehetővé. Amikor egy socket programozási környezetben jön létre, a programnak konfigurálnia kell a végpont jellemzőit, például a protokollokat, a TCP-t vagy az UDP-t, valamint a hálózati címet, például az IP-címet és a portszámot. Ezek a socketek lehetővé teszik a szerverek számára az adatok küldését és fogadását. Ez a cikk gyakorlati példát mutat be a kliens-szerver modell működésére a socket programozásban.