Linux網路程式設計常見面試題

shuilaner_發表於2018-11-29
Linux程式設計面試題

概述

TCP和UDP是網路體系結構TCP/IP模型中傳輸層一層中的兩個不同的通訊協議。

  • TCP：傳輸控制協議，一種面向連線的協議，給使用者程式提供可靠的全雙工的位元組流，TCP套介面是位元組流套介面(stream socket)的一種。
  • UDP：使用者資料包協議。UDP是一種無連線協議。UDP套介面是資料包套介面(datagram socket)的一種。

TCP與UDP簡介

基本TCP客戶—伺服器程式設計基本框架

TCP流程

基本UDP客戶—伺服器程式設計基本框架

UDP流程

UDP和TCP的對比

  • TCP面向連線(三次握手機制)，通訊前需要先建立連線；UDP面向無連線，通訊前不需要建立連線;
  • TCP保障可靠傳輸(按序、無差錯、不丟失、不重複、超時重發); UDP不保障可靠傳輸，使用最大努力交付;
  • TCP面向位元組流的傳輸，UDP面向資料包的傳輸。

TCP優缺點：

  • 優點: 
    1．TCP提供以認可的方式顯式地建立和終止連線。 
    2．TCP保證可靠的、順序的（資料包以傳送的順序接收）以及不會重複的資料傳輸。 
    3．TCP處理流控制。 
    4．允許資料優先 
    5．如果資料沒有傳送到，則TCP套介面返回一個出錯狀態條件。 
    6．TCP通過保持連續並將資料塊分成更小的分片來處理大資料塊。—無需程式設計師知道

  • 缺點: TCP在轉移資料時必須建立（並保持）一個連線。這個連線給通訊程式增加了開銷，讓它比UDP速度要慢。

UDP優缺點：

1．UDP不要求保持一個連線 
2．UDP沒有因接收方認可收到資料包（或者當資料包沒有正確抵達而自動重傳）而帶來的開銷。 
3．設計UDP的目的是用於短應用和控制訊息 
4．在一個資料包連線一個資料包的基礎上，UDP要求的網路頻寬比TDP更小。

TCP/IP應用程式設計介面（API）

  • TCP服務端：
  • TCP客戶端：
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define PORT  2345
#define DSET_IP_ADDRESS "192.168.218.141"

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    int sockfd;
    char buffer[1024];
    struct sockaddr_in server_addr;

    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
    if(sockfd == -1) {
        perror("socket error");
        exit(EXIT_FAILURE);  
    } 

    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family=AF_INET; 
    server_addr.sin_port=htons(PORT); 
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DSET_IP_ADDRESS); 

    if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1) {   
        perror("connect error.");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    do {
        printf("Please input char:\n"); 
        fgets(buffer,1024,stdin);
        write(sockfd,buffer,strlen(buffer));

    } while (strncmp(buffer, "quit", 4) != 0);

    close(sockfd);

    exit(EXIT_SUCCESS); 
}
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  • UDP服務端：
 #include<stdio.h> 
 # include<sys/types.h>
 #include<sys/socket.h>
 #include<netinet/in.h>
 #include<unistd.h>
 #include<errno.h>
 #include<string.h>
 #include<stdlib.h>

 #define SERV_PORT   3000

 int main(int argc, char *argv[])
{
    int sock_fd;   //套接子描述符號
    int recv_num;
    int send_num;
    int client_len;
    char recv_buf[20];
    struct sockaddr_in  addr_serv;
    struct sockaddr_in  addr_client;//伺服器和客戶端地址

    sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock_fd < 0){
        perror("socket");
        exit(1);
    } else {
         printf("sock sucessful\n");
    }

    //初始化伺服器斷地址
    memset(&addr_serv,0,sizeof(struct sockaddr_in));
    addr_serv.sin_family = AF_INET;//協議族
    addr_serv.sin_port = htons(SERV_PORT);
    addr_serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//任意本地址

    client_len = sizeof(struct sockaddr_in);
    /*繫結套接子*/
    if(bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&addr_serv,sizeof(struct sockaddr_in))<0 ){
        perror("bind");
        exit(1);
    } else{
        printf("bind sucess\n");
    }

    while(1){
        printf("begin recv:\n");
        recv_num = recvfrom(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(struct sockaddr *)&addr_client,&client_len);
        if(recv_num <  0){
            printf("bad\n");
            perror("again recvfrom");
            exit(1);
        } else{
            recv_buf[recv_num]='\0';
            printf("recv sucess:%s\n",recv_buf);
        }
        printf("begin send:\n");
        send_num = sendto(sock_fd,recv_buf,recv_num,0,(struct sockaddr *)&addr_client,client_len);
        if(send_num < 0){
            perror("sendto");
            exit(1);
        } else{
            printf("send sucessful\n");
        }
    }
    close(sock_fd);

    return 0;
}
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  • UDP客戶端：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>

#define DEST_PORT 3000
#define DSET_IP_ADDRESS  "192.168.1.103"

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sock_fd;/*套接字檔案描述符*/
    int send_num;
    int recv_num;
    int dest_len;
    char send_buf[20]={"hello tiger"};
    char recv_buf[20];
    struct sockaddr_in addr_serv;/*服務端地址，客戶端地址*/

    sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//建立套接子
    //初始化伺服器端地址
    memset(&addr_serv,0,sizeof(addr_serv));
    addr_serv.sin_family = AF_INET;
    addr_serv.sin_addr.s_addr = inet_addr(DSET_IP_ADDRESS);
    addr_serv.sin_port = htons(DEST_PORT);

    dest_len = sizeof(struct sockaddr_in);
    printf("begin send:\n");
    send_num = sendto(sock_fd,send_buf,sizeof(send_buf),0,(struct sockaddr *)&addr_serv,dest_len);
    if(send_num < 0){
        perror("sendto");
        exit(1);
    } else{
        printf("send sucessful:%s\n",send_buf);
    }

    recv_num = recvfrom(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(struct sockaddr *)&addr_serv,&dest_len);
    if(recv_num <0 ){
        perror("recv_from");
        exit(1);
    } else{
        printf("recv sucessful\n");
        recv_buf[recv_num]='\0';
        printf("the receive:%s\n",recv_buf);
    }

    close(sock_fd);

    return 0;
}

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