client/client.cpp - master - alevadkal/basic_netlab

client/client.cpp
216 строк9 KB
alevadkal
Add chat
03 июн 2025, 23:45
03 июн 2025, 23:45e0a77df
//Copyright (c) 2025 Александр Вадимович Калюжный

// Permission to use, copy, modify, and/or distribute this software for any purpose with or without
// fee is hereby granted.
// THE  SOFTWARE  IS  PROVIDED  “AS  IS”AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES WITH REGARD TO THIS
// SOFTWARE  INCLUDING  ALL  IMPLIED  WARRANTIES  OF MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL
// THE  AUTHOR BE LIABLE FOR ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
// WHATSOEVER  RESULTING  FROM  LOSS  OF  USE,  DATA  OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT,
// NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE
// OF THIS SOFTWARE.
// Разрешение  на  использование, копирование, модификацию и/или распространение этого программного
// обеспечения для любой цели с оплатой или без таковой настоящим предоставляется.
// ПРОГРАММНОЕ  ОБЕСПЕЧЕНИЕ  ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ  «КАК  ЕСТЬ»,  А АВТОР ОТКАЗЫВАЕТСЯ ОТ ВСЕХ ГАРАНТИЙ В
// ОТНОШЕНИИ  ДАННОГО  ПРОГРАММНОГО  ОБЕСПЕЧЕНИЯ,  ВКЛЮЧАЯ  ВСЕ  ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ  ГАРАНТИИ ТОВАРНОЙ
// ПРИГОДНОСТИ  И СООТВЕТСТВИЯ ЦЕЛИ. НИ ПРИ КАКИХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ АВТОР НЕ НЕСЁТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА
// ЛЮБЫЕ  СПЕЦИАЛЬНЫЕ,  ПРЯМЫЕ, КОСВЕННЫЕ ИЛИ ПОСЛЕДУЮЩИЕ УБЫТКИ ИЛИ ЛЮБЫЕ УБЫТКИ ВООБЩЕ,ВЫТЕКАЮЩИЕ
// ИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ,  ДАННЫХ  ИЛИ  ПРИБЫЛИ,  ПОНЕСЕННЫЕ ИЗ-ЗА ДЕЙСТВИЙ ПО ДОГОВОРУ, НЕБРЕЖНОСТИ ИЛИ
// ИНОГО  ПРАВОНАРУШЕНИЯ,  ВОЗНИКШИЕ  В  СВЯЗИ  С  ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ  ИЛИ РАБОТОЙ ДАННОГО ПРОГРАММНОГО
// ОБЕСПЕЧЕНИЯ.


#include <arpa/inet.h>
#include <cerrno>
#include <cstddef>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <thread>
#include <unistd.h>

#define TRACE(...) ({ std::cerr __VA_OPT__(<<) __VA_ARGS__ << std::endl; })
#define EPIC_TIMEOUT usleep(100000) // для наглядоности логов
//#define EPIC_TIMEOUT ({})

const int PORT = 1234;
const int BUFFER_SIZE = 1024;

void usage(int argc, char** argv) {
    (void)argc;
    std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <server IP> [-c]" << std::endl;
}

void server_disconnect(int sock) {
    /*
    * shutdown() - инициация закрытия соединения
    *
    * В СЕТИ:
    * 1. Клиент -> Сервер: FIN (seq=текущий номер)
    * - TCP-флаги: FIN=1, ACK=1
    * 2. Сервер -> Клиент: ACK (ack=seq+1)
    * 3. Сервер -> Клиент: FIN (если тоже закрывается)
    * 4. Клиент -> Сервер: ACK (подтверждение FIN)
    *
    * СОСТОЯНИЯ TCP:
    * - FIN_WAIT_1 → FIN_WAIT_2 (после ACK сервера)
    * - TIME_WAIT (после отправки ACK на FIN сервера)
    */
    if(shutdown(sock, SHUT_WR) < 0) {
        perror("shutdown failed");
    }
    std::cout << "Серверу направлен запрос на закрытие соединения" << std::endl;

    std::cout << "Ожидаем возможный FIN от сервера" << std::endl;
    char temp_buf[128];
    while(recv(sock, temp_buf, sizeof(temp_buf), 0) > 0) {}
}

bool client_receive_message(int sock) {
    /*
        * recv() - ожидание эхо-ответа
        *
        * Ожидаемый TCP-сегмент:
        * - Флаги: ACK
        * - Acknowledgment number = отправленный seq + длина сообщения
        * - Sequence number = предыдущий ack сервера
        * - Данные = точная копия отправленных данных
        */
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    ssize_t recv_status = recv(sock, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
    if(recv_status < 0) {
        perror("send failed");
        return false;
    }
    size_t received_bytes = static_cast<size_t>(recv_status);
    EPIC_TIMEOUT;
    if(received_bytes == 0) {
        std::cout << "Сервер закрыл соединение" << std::endl;
        return false;
    }

    std::cout << "Принято " << received_bytes << "байт" << std::endl;
    buffer[received_bytes] = 0;
    std::cout << "Ответ сервера:" << buffer << std::endl;
    return true;
}

bool client_chat_mode = false;
bool client_need_stop = false;

void chat_receive_handler(int sock) {
    while(!client_need_stop && client_receive_message(sock)) {
        ;
    }
    client_need_stop = true;
}

int main(int argc, char** argv) {
    if(argc < 2) {
        usage(argc, argv);
        std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <server IP>" << std::endl;
        return 1;
    }
    if(argc > 2) {
        if(0 == strcmp(argv[2], "-c")) {
            std::cout << "Клиент запущен в режиме чата" << std::endl;
            client_chat_mode = true;
        } else {
            usage(argc, argv);
            return 1;
        }
    }

    /*
     * socket() - создание сокета (без сетевой активности)
     */
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sock < 0) {
        perror("socket failed");
        return 1;
    }

    // Настройка адреса сервера
    sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);
    inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);
    std::cout << "Подключение к серверу" << std::endl;
    /*
     * connect() - инициация TCP-соединения
     *
     * В СЕТИ:
     * 1. ARP-запрос (если сервер в локальной сети):
     * - Ethernet broadcast: FF:FF:FF:FF:FF:FF
     * - "Кто имеет IP X.X.X.X? Скажите Y.Y.Y.Y"
     * 2. Отправка SYN:
     * - TCP-флаги: SYN=1
     * - Sequence number = случайное число (например, 12345)
     * 3. Ожидание SYN-ACK:
     * - Проверка ack_number = 12346
     * 4. Отправка ACK:
     * - TCP-флаги: ACK=1
     * - Sequence number = 12346
     * - Acknowledgment number = полученный seq+1
     */
    if(0 != connect(sock, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr))) {
        perror("connect failed");
        close(sock);
        return 1;
    }
    EPIC_TIMEOUT;
    std::thread receive_thread;
    if(client_chat_mode) {
        receive_thread = std::thread([sock]() { chat_receive_handler(sock); });
    }
    std::cout << "Успешное подключение к серверу" << std::endl;
    std::cout << "Введите сообщение (exit для выхода):" << std::endl;
    int status = 0;
    while(!client_need_stop) {

        std::cout << "Ожидание ввода:" << std::endl;
        std::string user_message;
        std::getline(std::cin, user_message);
        std::cout << "Ввод пользователя:" << user_message << std::endl;
        if(0 == strcmp(user_message.c_str(), "exit")) {
            break;
        }
        std::cout << "Отправка сообщения " << user_message.size() + 1 << " байт" << std::endl;
        EPIC_TIMEOUT;
        /*
        * send() - отправка данных
        *
        * TCP-сегмент содержит:
        * - Флаги: ACK и PSH (push)
        * - Sequence number = текущее значение счетчика байт
        * - Данные = введенное сообщение
        */
        ssize_t send_status = send(sock, user_message.c_str(), user_message.size() + 1, 0);
        if(send_status < 0 || static_cast<size_t>(send_status) != user_message.size() + 1) {

            perror("send failed");
            status = 1;
            break;
        }
        if(client_chat_mode) {
            continue;
        }
        if(client_receive_message(sock)) {
            continue;
        }
    }
    client_need_stop = true;
    if(client_chat_mode) {
        receive_thread.join();
    }
    server_disconnect(sock);

    if(0 != close(sock)) {
        perror("close failed");
        return 1;
    }
    std::cout << "Соединение закрыто" << std::endl;
    return status;
}