您当前的位置:热点 >  >> 正文
详解嵌入式网络中端口的使用细节_环球热推荐

时间:2023-05-29 19:52:54    来源:面包芯语

一、1个端口号可以同时被两个进程绑定吗?

根据端口号的绑定我们分以下几种情况来讨论:

1、测试代码


(资料图片仅供参考)

首先,我们编写两个简单的测试程序。

tcp.c

该程序仅仅创建tcp套接字并绑定端口号8888,没有accept建立连接操作,并且sleep(1000),让进程不要太快退出。

/*******服务器程序TCPServer.c************/#include#include#include#include#include#include#include#include#include#defineWAITBUF10#defineRECVBUFSIZE1024intmain(intargc,char*argv[]){intsockfd,new_fd,nbytes;structsockaddr_inserver_addr;structsockaddr_inclient_addr;intportnumber=8888;socklen_tsin_size;charhello[512];charbuffer[RECVBUFSIZE];/*端口号不对,退出*//*服务器端开始建立socket描述符*/if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){fprintf(stderr,"Socketerror:%s\n\a",strerror(errno));exit(1);}/*服务器端填充sockaddr结构*/bzero(&server_addr,sizeof(structsockaddr_in));server_addr.sin_family=AF_INET;/*自动填充主机IP*/server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);server_addr.sin_port=htons(portnumber);/*捆绑sockfd描述符进程+端口号+ip+socket*/if(bind(sockfd,(structsockaddr*)(&server_addr),sizeof(structsockaddr))==-1){fprintf(stderr,"Binderror:%s\n\a",strerror(errno));exit(1);}/*监听sockfd描述符*/if(listen(sockfd,WAITBUF)==-1){fprintf(stderr,"Listenerror:%s\n\a",strerror(errno));exit(1);}sleep(1000);//让程序不要这么快的退出close(sockfd);exit(0);}

该程序仅仅创建udp套接字并绑定端口号8888,没有accept建立连接操作,并且sleep(1000),让进程不要太快退出。

#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#defineSERVER_PORT8888#defineMAX_MSG_SIZE1024intmain(void){intsockfd;structsockaddr_inaddr;/*服务器端开始建立socket描述符*/sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sockfd<0){fprintf(stderr,"SocketError:%s\n",strerror(errno));exit(1);}/*服务器端填充sockaddr结构*/bzero(&addr,sizeof(structsockaddr_in));addr.sin_family=AF_INET;addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);/*捆绑sockfd描述符*/if(bind(sockfd,(structsockaddr*)&addr,sizeof(structsockaddr_in))<0){fprintf(stderr,"BindError:%s\n",strerror(errno));exit(1);}sleep(1000);close(sockfd);}
gcctcp.c-otcpgccudp.c-oudp

2、执行结果

(1)2个进程分别建立TCP server

情况1执行结果

从结果可知,第二个进程绑定端口号8888绑定失败。

(2)2个进程分别建立UDP server

情况2执行结果

从结果可知,第二个进程绑定端口号8888绑定失败。

(3)1个建立TCP server、1个建立UDP server

情况3执行结果

用netstat命令查看信息。

netstat

从结果可知,该种情形,两个进程分别绑定成功。

3、结果分析

由上述结果可知:TCP、UDP可以同时绑定一个端口8888,但是一个端口在同一时刻不可以被TCP或者UDP绑定2次。原因如下:

二、端口号的一些其他知识点

端口号可以用来标识同一个主机上通信的不同应用程序,端口号+IP地址就可以组成一个套接字,用来标识一个进程。

2、端口号的应用场景

在TCP/IP协议中,用“源IP地址”,“目的IP地址”,“源端口号”,“目的端口号”,协议号(IP协议的协议号为4,TCP的协议号为6)这样的一个五元组来标识一个通信,通信的双方在发送消息时,消息的头部会带着这样的五元组。

3、端口范围划分

(1)0~1023:知名端口号,是留着备用的,一把都是用于协议,例如HTTP、FTP、SSH ;

(2)1024~65535:是操作系统动态分配的端口号,客户端程序的端口号,就是由操作糸统从这个范围来分配的,在TCP与UDP的套接字通信中,客户端的端口号就是在此范围中。

4、知名的端口号与端口号对应的服务器

比如:

HTTP服务器:80FTP服务器:21
TELNET服务器:23SSH服务器:22HTTPS:443WEB服务器:25

5、在linux中如何查看知名端口号?

cat/etc/services

答案是可以的,因为一个进程可以打开多个文件描述符,而每个文件描述符都对应一个端口号,所以一个进程可以绑定多个端口号。

Linux内核会给每一个socket分配一个唯一的文件描述符,进程通过该文件描述符来区分对应的套接字。

7、一个端口号是否可以被多个进程绑定?

同种协议通常不可以,但有一种情况可以。

ps:如果进程先绑定一个端口号,然后在fork一个子进程,这样的话就可以是实现多个进程绑定一个端口号,但两个不同的进程绑定同一个端口号是不可以的。

三、SO_REUSEADDR有什么用处和怎么使用?

当两个socket的address和port相冲突,而我们又想重用地址和端口,则旧的socket和新的socket都要已经被设置了SO_REUSEADDR特性,只有两者之一有这个特性还是有问题的。

SO_REUSEADDR可以用在以下四种情况下(摘自《Unix网络编程》卷一,即UNPv1):

一般来说,一个端口释放后会等待两分钟之后才能再被使用,SO_REUSEADDR是让端口释放后立即就可以被再次使用。

SO_REUSEADDR用于对TCP套接字处于TIME_WAIT状态下的socket,才可以重复绑定使用。server程序总是应该在调用bind()之前设置SO_REUSEADDR套接字选项。TCP,先调用close()的一方会进入TIME_WAIT状态。

4次握手顺序见下图:

4次握手

SO_REUSEADDR允许启动一个监听服务器并捆绑其众所周知端口,即使以前建立的将此端口用做他们的本地端口的连接仍存在。这通常是重启监听服务器时出现,若不设置此选项,则bind时将出错。

SO_REUSEADDR允许在同一端口上启动同一服务器的多个实例,只要每个实例捆绑一个不同的本地IP地址即可。对于TCP,我们根本不可能启动捆绑相同IP地址和相同端口号的多个服务器。

SO_REUSEADDR允许单个进程捆绑同一端口到多个套接口上,只要每个捆绑指定不同的本地IP地址即可。这一般不用于TCP服务器。

SO_REUSEADDR允许完全重复的捆绑:当一个IP地址和端口绑定到某个套接口上时,还允许此IP地址和端口捆绑到另一个套接口上。一般来说,这个特性仅在支持多播的系统上才有,而且只对UDP套接口而言(TCP不支持多播)。

SO_REUSEPORT选项有如下语义:此选项允许完全重复捆绑,但仅在想捆绑相同IP地址和端口的套接口都指定了此套接口选项才行。

如果被捆绑的IP地址是一个多播地址,则SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT等效。

使用这两个套接口选项的建议:在所有TCP服务器中,在调用bind之前设置SO_REUSEADDR套接口选项;当编写一个同一时刻在同一主机上可运行多次的多播应用程序时,设置SO_REUSEADDR选项,并将本组的多播地址作为本地IP地址捆绑。

设置方法如下:

if(setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(constvoid*)&nOptval,sizeof(int))<0)...

Q:编写 TCP/SOCK_STREAM 服务程序时,SO_REUSEADDR到底什么意思?

A:这个套接字选项通知内核,如果端口忙,但TCP状态位于 TIME_WAIT ,可以重用端口。如果端口忙,而TCP状态位于其他状态,重用端口时依旧得到一个错误信息,指明"地址已经使用中"。如果你的服务程序停止后想立即重启,而新套接字依旧使用同一端口,此时SO_REUSEADDR 选项非常有用。必须意识到,此时任何非期望数据到达,都可能导致服务程序反应混乱,不过这只是一种可能,事实上很不可能。

一个套接字由相关五元组构成,协议、本地地址、本地端口、远程地址、远程端口。SO_REUSEADDR 仅仅表示可以重用本地本地地址、本地端口,整个相关五元组还是唯一确定的。所以,重启后的服务程序有可能收到非期望数据。必须慎重使用 SO_REUSEADDR 选项。

举例说明:

例子1:测试上面第一种情况。

#include#include#include#include#include#defineMAXLINE100intmain(intargc,char**argv){intlistenfd,connfd;structsockaddr_inservaddr;charbuff[MAXLINE+1];time_tticks;unsignedshortport;intflag=1,len=sizeof(int);port=10013;if((listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){perror("socket");exit(1);}bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family=AF_INET;servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);servaddr.sin_port=htons(port);if(setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&flag,len)==-1){perror("setsockopt");exit(1);}if(bind(listenfd,(structsockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))==-1){perror("bind");exit(1);}elseprintf("bindcallOK!\n");if(listen(listenfd,5)==-1){perror("listen");exit(1);}for(;;){if((connfd=accept(listenfd,(structsockaddr*)NULL,NULL))==-1){perror("accept");exit(1);}if(fork()==0)/*childprocess*/{close(listenfd);/*关闭监听套接字,子进程不需要。*/ticks=time(NULL);snprintf(buff,100,"%.24s\r\n",ctime(&ticks));write(connfd,buff,strlen(buff));close(connfd);sleep(1);execlp("run",NULL);perror("execlp");exit(1);}close(connfd);exit(0);/*endparent*/}}
gcc123.c-orunsudocprun/sbinsudochmod777/sbin/run

第一步运行程序,此时程序阻塞在accept()这个位置。

第二步重新打开一个终端,执行以下命令。

第三步:可以看到次异步运行的程序退出,并打印了bind call OK!说明子进程被执行,并且成功绑定了端口10013,验证了第一种情况。

ifconfig

可以得到本地地址为:

eth0:192.168.43.171lo:127.0.0.1
#include#include#include#include#include#defineMAXLINE100intmain(intargc,char**argv){intfd1,fd2;structsockaddr_inservaddr1,servaddr2;charbuff[MAXLINE+1];time_tticks;unsignedshortport;intflag=1,len=sizeof(int);port=10013;if((fd1=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){perror("socket");exit(1);}if((fd2=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){perror("socket");exit(1);}bzero(&servaddr1,sizeof(servaddr1));bzero(&servaddr2,sizeof(servaddr2));servaddr1.sin_family=AF_INET;servaddr2.sin_family=AF_INET;if(inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&servaddr1.sin_addr)<=0){printf("inet_pton()callerror:127.0.0.1\n");exit(1);}if(inet_pton(AF_INET,"192.168.43.171",&servaddr2.sin_addr)<=0){printf("inet_pton()callerror:128.160.1.230\n");exit(1);}servaddr1.sin_port=htons(port);servaddr2.sin_port=htons(port);if(setsockopt(fd1,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&flag,len)==-1){perror("setsockopt");exit(1);}if(setsockopt(fd2,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&flag,len)==-1){perror("setsockopt");exit(1);}if(bind(fd1,(structsockaddr*)&servaddr1,sizeof(servaddr1))==-1){perror("bindfd1");exit(1);}if(bind(fd2,(structsockaddr*)&servaddr2,sizeof(servaddr2))==-1){perror("bindfd2");exit(1);}printf("bindfd1andfd2OK!\n");/*putotherprocesshere*/getchar();exit(0);/*end*/}
结果

关键词: