Tutorial de Sockets para iniciantes - C

[dark_side]

Tutorial Bísico de Sockets - Parte 1
by Dark_Side

Atendendo aos pedidos de alguns usuírios, estou escrevendo este pequeno tutorial de sockets em C, para Windows.
Abordarei nesta etapa apenas o uso do protocolo TCP, jí que é o mais comum. No próximo módulo, demonstrarei o uso do UDP, e outras funções legais :).


Conteúdos que serão abordados:

1) Introdução.
2) Preparando e criando Sockets.
3) Sockets - Criando um programa Servidor.
4) Sockets - Criando um programa Cliente.
5) Enviando dados e Recebendo dados.
6) Finalizando uso do socket.
7) Código de exemplo - simples chat.
8) Considerações finais.

Introdução
Um dos resursos mais atrativos na programação em C, é o uso de Sockets. O uso de sockets permite o desenvolvimento de vírias aplicações. Exploits, flooders e programas cliente/servidor são poucos exemplos de aplicativos que podemos desenvolver.


Preparando e criando Sockets.
Para utilizarmos sockets em C, precisamos incluir todos os headers e bibliotecas necessírios.
Observe o código:

#include <stdio> 
#include <winsock> 
#include <conio>
WSADATA data; 
SOCKET winsock; 
SOCKADDR_IN sock; 
int main(){ 
if(WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&data)==SOCKET_ERROR){ 
printf("Erro ao inicializar o winsock"); 
return 0; 
} 
if((winsock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==SOCKET_ERROR){ 
printf("Erro ao criar socket"); 
return 0; 
} 
printf("Socket iniciado!");
getch();
closesocket(winsock);
WSACleanup();
return 0;
}

Explicando o código:

#include <winsock>
Inclui o header do winsock.

WSADATA data;
SOCKET winsock;
Variíveis que recebem o valor da inicialização e criação do socket.

SOCKADDR_IN sock;
Struct -> contém a configuração do socket a ser usado o ip, a porta e a famàlia do socket.


if(WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&data)==SOCKET_ERROR){
printf("Erro ao inicializar o winsock");
return 0;
}

WSAStartup - Inicializa o uso do winsock.
A sintaxe é : WSAStartup(VERSAO_DO_WINSOCK,ENDEREÇO DA VARIÁVEL)

A função retorna o valor 0 (zero) quando é finalizada com sucesso ou -1, quando um erro ocorre.

if((winsock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==SOCKET_ERROR){
printf("Erro ao criar socket");
return 0;
}

socket - Inicializa o socket.
A sintaxe é: socket(FAMILIA,TIPO_DE_PROTOCOLO,0)

Para FAMILIA, temos diversos tipos, utilizaremos o AF_INET, para nosso tutorial.

Tipo de protocolo:

SOCK_STREAM -> protocolo TCP
SOCK_DGRAM -> protocolo UDP
SOCK_RAW -> protocolo para RAW SOCKETS.

Utilizaremos o SOCK_STREAM.

Assim como a função WSAStartup, a esta retorna os valores:
0 (Socket inicializado) ou 1 (não inicializado).

Sockets - Criando um programa Servidor.
Observe o código:

#include <stdio> 
#include <conio>
#include <winsock> 
#include <windows> //Repara que utilzaremos este header para utilizarmos a função Sleep(); 
WSADATA data; 
SOCKET winsock; 
SOCKADDR_IN sock; 
int main(){ 
if(WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&data)==SOCKET_ERROR){ 
printf("Erro ao inicializar o winsock"); 
return 0; 
} 
if((winsock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==SOCKET_ERROR){ 
printf("Erro ao criar socket"); 
return 0; 
} 
sock.sin_family=AF_INET; 
sock.sin_port=htons(1234); 
if(bind(winsock,(SOCKADDR*)&sock,sizeof(sock))==SOCKET_ERROR){ 
printf("Erro colocar utilizar a funcao BIND"); 
return 0; 
} 
listen(winsock,1); 
while((winsock = accept(winsock,0,0))==SOCKET_ERROR) 
{ 
Sleep(1); 
} 
printf("Cliente conectado!"); 
getch();
closesocket(winsock);
WSACleanup();
return 0; 
}

O que vemos de novidade no código?

if(bind(winsock,(SOCKADDR*)&sock,sizeof(sock))==SOCKET_ERROR){ 
printf("Erro colocar utilizar a funcao BIND"); 
return 0; 
} 
listen(winsock,1); 
while((winsock = accept(winsock,0,0))==SOCKET_ERROR) 
{ 
Sleep(1); 
} 
printf("Cliente conectado!"); 
getch();
closesocket(winsock);
WSACleanup();
return 0; 
}

Assim como a função WSAStartup e socket, a função BIND também retorna um valor, que por sinal, são os mesmos.Esta função é responsível por colocar o socket no modo BIND(configurí-lo na porta local).

listen(winsock,1) -> Coloca o socket em modo de espera, aceitando 1 conexão.

while((winsock = accept(winsock,0,0))==SOCKET_ERROR) 
{ 
Sleep(1); 
} 
printf("Cliente conectado!"); 
getch();
closesocket(winsock);
WSACleanup();
return 0; 
}

Criamos um loop para verificarmos se houve um pedido de conexão, como a função ACCEPT retorna -1 quando não hí pedidos, o loop serí feito até que o retorno seja diferente de -1, que indica um pedido de conexão.
Ao sair do loop, é mostrada na tela uma mensagem dizendo que houve uma conexão e em seguida o programa encerra.


Sockets - Criando um programa Cliente.
Observe o código:

#include <stdio>
#include <winsock>
#include <conio>
WSADATA data;
SOCKET winsock;
SOCKADDR_IN sock;
int main(){
if(WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&data)==SOCKET_ERROR){
printf("Erro ao inicializar o winsock");
return 0;
}
if((winsock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==SOCKET_ERROR){
printf("Erro ao criar socket");
return 0;
}
sock.sin_family=AF_INET;
sock.sin_port=htons(1234);
sock.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
if(connect(winsock,(SOCKADDR*)&sock,sizeof(sock))==SOCKET_ERROR){
printf("Erro ao se conectar");
return 0;
}
printf("Conectado!");
getch();
closesocket(winsock);
WSACleanup();
return 0;
}

Analisando:

sock.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1") => Indica o IP o qual queremos conectar.
connect(winsock,(SOCKADDR*)&sock,sizeof(sock)) => Conecta o socket.
Como não poderia ser diferente, temos os valores 0(sucesso) ou -1(falha) como retorno da função connect().

Esta função é uma das mais utilizadas na programação em SOCKET's. :)

Enviando dados e Recebendo dados.
Chegamos à melhor parte....
O envio e recebimento de dados.
Temos duas funções que se encarregam disso: send e recv.

Lembrando que estaremos aptos a utilizí-las, apenas após uma conexão estiver sido estabelecida.

Enviando dados:

#include <string>
char buffer[1024];
send(winsock,buffer,strlen(buffer),0)

Analisando a funcão temos:
send(SOCKET,BUFFER,TAMANHO,0);

SOCKET -> nosso socket que foi criado;
BUFFER -> dados a enviar;
TAMANHO -> tamanho dos dados;

Recebendo dados:

#include <string>
char buffer[1024];
int byes;
while(1){
memset(buffer,0,1024);
bytes = recv(winsock,buffer,strlen(buffer),0)
if(bytes==-1)
return 0;
}

Analisando a funcão temos:
memset(buffer,0,1024)
Determinamos um espaço para receber os dados.
recv(SOCKET,BUFFER,TAMANHO,0);

SOCKET -> nosso socket que foi criado;
BUFFER -> variível que armazenarí os dados;
TAMANHO -> tamanho da variível;

Note que se o número de bytes for igual a 0, o programa termina.

Finalizando o uso do socket.
Quando queremos fechar um socket, utilizamos:
closesocket(NOME_DO_SOCKET);
No nosso exemplo:
closesocket(winsock);
Fechamos o nosso socket, mas ainda não finalizamos o uso do winsock, isto é, enquanto o programa estiver rodando, estaremos aptos a criar novos sockets. Ao finalizar um programa que utiliza sockets, utilizamos sempre WSACleanup() para encerrar o uso do winsock.

Esquema:

HEADERS
[...]
int main(){
[...]
desenvolvimento do programa
[...]
closesocket(winsock);
WSACleanup()
return 0;
}

Código de exemplo - simples chat
CLIENTE.C

#include <stdio>
#include <winsock>
#include <conio>
#include <windows>
#include <string>
WSADATA data;
SOCKET winsock;
SOCKADDR_IN sock;
char buffer[1024];
char buffer2[1024];
int bytes;
int main(){
if(WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&data)==SOCKET_ERROR){
printf("Erro ao inicializar o winsock");
return 0;
}
if((winsock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==SOCKET_ERROR){
printf("Erro ao criar socket");
return 0;
}
sock.sin_family=AF_INET;
sock.sin_port=htons(1234);
sock.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
if(connect(winsock,(SOCKADDR*)&sock,sizeof(sock))==SOCKET_ERROR){
printf("Erro ao se conectar");
return 0;
}
printf("Conectado!\n");
while(1)
{
Sleep(1);
printf("Digite uma mensagem:\n");
gets(buffer);
strcat(buffer,"\r\n");
send(winsock,buffer,strlen(buffer),0);
memset(buffer2,0,1024);
bytes=recv(winsock,buffer2,1024,0);
if(bytes==-1){
	printf("Conexão perdida");
	getch();
return 0;
}
printf(buffer2);

}
getch();
closesocket(winsock);
WSACleanup();
return 0;
}

SERVIDOR.C

#include <stdio> 
#include <conio> 
#include <winsock> 
#include <windows> //Repara que utilzaremos este header para utilizarmos a função Sleep(); 
WSADATA data; 
SOCKET winsock; 
SOCKADDR_IN sock; 
char buffer[1024];
char buffer2[1024];
int bytes;
int main(){ 
if(WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&data)==SOCKET_ERROR){ 
printf("Erro ao inicializar o winsock"); 
return 0; 
} 
if((winsock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==SOCKET_ERROR){ 
printf("Erro ao criar socket"); 
return 0; 
} 
sock.sin_family=AF_INET; 
sock.sin_port=htons(1234); 
if(bind(winsock,(SOCKADDR*)&sock,sizeof(sock))==SOCKET_ERROR){ 
printf("Erro colocar utilizar a funcao BIND"); 
return 0; 
} 
listen(winsock,1); 
while((winsock = accept(winsock,0,0))==SOCKET_ERROR) 
{ 
Sleep(1); 
} 
printf("Cliente conectado!"); 
while(1)
{
Sleep(1);
memset(buffer2,0,1024);
bytes=recv(winsock,buffer2,1024,0);
if(bytes==-1){
	printf("Conexão perdida");
	getch();
return 0;
}
printf(buffer2);
printf("Digite uma mensagem:\n");
gets(buffer);
strcat(buffer,"\r\n");
send(winsock,buffer,strlen(buffer),0);

}
getch();
closesocket(winsock);
WSACleanup();
return 0;
}

Considerações finais

Bem, chegamos ao fim da primeira parte de um simples tutorial de sockets, gostaria que ficasse bem claro que o material apresentado aqui é bem bísico, dedicado aos iniciantes. Aguardem ao próximo tópico, onde mostrarei como utilizar funções interessantes como por exemplo: gethostbyname() - que resolve o nome do host e seu IP, inet_ntoa() - obtém o IP de um host, dentre outras.

Obs:: O tutorial acima, utiliza o socket no modo blocking, isto é, enquanto uma ação não é executada, as demais não serão também ao decorrer do tempo.
Mostrarei também como utilizar sockets no modo non-blocking, e se possàvel abordarei sockets em programação WIN32, onde os função são monitoras via LOOP de MSGS (socket assincrono).
Bye.

[Fermc]

Muito legal!!!!

Ainda não li, mas pareçe estar muito bom!!! QUando eu tiver tempo eu leio!!!

[Calkines]

muito bom velho..
que livro tu indica para c/c++
que tenha sockts. gui, bem... um livro completo?
abçs vlw

[kayo]

essa não é a primeira vez que tento me aventurar no c/c++ e ocorre o problema de eu nao ter os .h necessarios, uso o dev-c++ e fui compilar seu codigo e deu erro, primeiro dizendo que as includes não existiam. depois, colocando .h no final delas ocorre um erro assim:

[Link error] undefinied reference to '-------'

entre os ------ apareceu:

WSAStartup@8
socket@12
....

o que poderia ser?

grato.

Veio brigadão aew inclusive eu tinha le passado um mp para pedir algo sobre isso.
Vow ler.
Vlw mesmo.

Veio vc não sabe onde consigo atividades sobre socket não de preferencia usando somente o conhecimento adiquirido nessa breve tutorial que você fez?

[dark_side]

essa não é a primeira vez que tento me aventurar no c/c++ e ocorre o problema de eu nao ter os .h necessarios, uso o dev-c++ e fui compilar seu codigo e deu erro, primeiro dizendo que as includes não existiam. depois, colocando .h no final delas ocorre um erro assim:

[Link error] undefinied reference to '-------'

entre os ------ apareceu:

WSAStartup@8
socket@12
....

o que poderia ser?

grato.

Hi,
você deve incluir a Lib do winsock "wsock32.lib". Utilizando o DEV C++, o processo pode ser feito da seguinte maneira:

1) Ferramentas->Opções do compilador
2) Adicione a seguinte linha nas opções do LINKER: -l wsock32
3) Compile o código novamente.
Bye.

[kayo]

gracias hermano vo la no win pra testar.

[dark_side]

muito bom velho..
que livro tu indica para c/c++
que tenha sockts. gui, bem... um livro completo?
abçs vlw

Hi, livros sobre programação em C/C++, eu não conheço. Mas existem ótimas matérias e tutorias espalhados pela internet.
Bye.

[dark_side]

Veio vc não sabe onde consigo atividades sobre socket não de preferencia usando somente o conhecimento adiquirido nessa breve tutorial que você fez?

Você pode tentar obter algo em:
http://olinux.uol.com.br/secoes/section.phl?id_dir=5
Bye.