Day36 TCP客户端编程 HTTP协议解析 获取实时天气信息

day36 TCP客户端编程 HTTP协议解析 获取实时天气信息

一、项目目标

使用 Wireshark 抓包工具 捕获访问 www.nowapi.com（实际为 api.k780.com）获取实时天气数据的 HTTP 报文，
基于抓包结果，编写一个 TCP 客户端程序（C语言），实现以下功能：

1. 与远程服务器建立 TCP 连接；
2. 发送符合规范的 HTTP 请求报文；
3. 接收服务器响应；
4. 解析 JSON 格式的天气数据；
5. 提取关键字段并格式化输出为指定样式。

最终输出示例如下：

2025-09-05:星期五:台北:31℃/25℃:晴转多云

二、前置知识准备

1. 网络通信流程（TCP + HTTP）

• 使用 TCP 协议连接目标服务器（IP + 端口）
• 手动构造 HTTP 请求报文（请求行 + 请求头）
• 发送请求后接收响应（包含状态行、响应头、响应体）
• 从响应体中提取 JSON 数据并解析

2. 关键函数说明

三、API 接口信息分析

目标网址

http://api.k780.com/?app=weather.today&cityNm=台北&appkey=77384&sign=5ac63f91d88ad9c5e08f6e513552b3f1&format=json

Remote Address（远程地址）

8.129.233.227:80

说明：该服务运行在标准 HTTP 端口 80 上，使用明文传输。

四、HTTP 请求报文结构（通过 Wireshark 抓取）

以下是浏览器访问上述 URL 时发出的完整 HTTP 请求报文：

GET /?app=weather.today&cityNm=台北&appkey=77384&sign=5ac63f91d88ad9c5e08f6e513552b3f1&format=json HTTP/1.1
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Cache-Control: max-age=0
Connection: keep-alive
Host: api.k780.com
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/121.0.0.0 Safari/537.36

注意：我们只需保留必要的字段即可完成请求。本程序中简化为以下关键字段。

五、API 响应示例（JSON 格式）

{
  "success": "1",
  "result": {
    "weaid": "360",
    "days": "2025-09-05",
    "week": "星期五",
    "cityno": "taibeixian",
    "citynm": "台北",
    "cityid": "101340101",
    "temperature": "31℃/25℃",
    "temperature_curr": "31℃",
    "humidity": "67%",
    "aqi": "77",
    "weather": "晴转多云",
    "weather_curr": "晴",
    "weather_icon": "http://api.k780.com/upload/weather/d/0.gif",
    "weather_icon1": "",
    "wind": "无持续风向",
    "winp": "1级",
    "temp_high": "31",
    "temp_low": "25",
    "temp_curr": "31",
    "humi_high": "0",
    "humi_low": "0",
    "weatid": "1",
    "weatid1": "",
    "windid": "0",
    "winpid": "1",
    "weather_iconid": "0"
  }
}

我们需要从中提取：

• days: 日期
• week: 星期
• citynm: 城市名
• temperature: 温度范围
• weather: 天气描述

六、C语言客户端实现（cli.c）

严格按照原始代码逻辑整理，仅添加详细注释，不修改变量名、函数名、结构。

#include <arpa/inet.h>      // 提供IP地址转换函数(如inet_addr)
#include <fcntl.h>          // 文件控制相关函数(本程序未使用)
#include <netinet/in.h>     // 定义网络地址结构(如sockaddr_in)
#include <netinet/ip.h>     // IP协议相关定义(本程序未实际使用)
#include <stdio.h>          // 标准输入输出函数
#include <stdlib.h>         // 标准库函数
#include <string.h>         // 字符串处理函数(如strstr、strchr)
#include <sys/socket.h>     // 套接字相关函数(如socket、connect)
#include <sys/types.h>      // 基本系统数据类型
#include <time.h>           // 时间相关函数(本程序未使用)
#include <unistd.h>         // 系统调用函数(如close、send)

// 类型别名定义：将struct sockaddr*简化为SA，方便后续使用
typedef struct sockaddr *(SA);

// 向服务器发送HTTP请求命令
// 参数：conn为已建立连接的套接字描述符
int send_cmd(int conn)
{
  // 定义HTTP请求各部分的字符串数组
  char *args[7] = {NULL};

  // 请求行：GET方法 + 查询参数 + HTTP版本
  args[0] = "GET /?app=weather.today&cityNm=台北&appkey=77384&sign=5ac63f91d88ad9c5e08f6e513552b3f1&format=json HTTP/1.1\r\n";

  // Host头部：必须字段，指定主机域名
  args[1] = "Host: api.k780.com\r\n";

  // User-Agent：模拟Chrome浏览器请求
  args[2] = "User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko)\r\n";

  // Accept：客户端可接受的内容类型
  args[3] = "Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,*/*;q=0.8\r\n";

  // Accept-Language：语言偏好
  args[4] = "Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9\r\n";

  // Accept-Encoding：支持的内容编码（压缩）
  args[5] = "Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n";

  // Connection：保持连接；结尾两个\r\n表示头部结束
  args[6] = "Connection: keep-alive\r\n\r\n";

  // 循环发送HTTP请求的各个部分
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 7; i++)
  {
    // send(套接字, 数据, 长度, 标志位)
    send(conn, args[i], strlen(args[i]), 0);
  }

  // 注意：原函数无返回值，但建议可加返回值表示成功
}

int main(int argc, char **argv)
{
  // 创建TCP套接字：AF_INET(IPv4协议)，SOCK_STREAM(TCP类型)，0(默认协议)
  int conn = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  if (-1 == conn)  // 检查套接字创建是否失败
  {
    perror("socket");  // 输出错误信息
    return 1;          // 异常退出
  }

  // 定义并初始化服务器地址结构
  struct sockaddr_in ser;
  bzero(&ser, sizeof(ser));  // 将地址结构清零

  // 设置服务器地址信息
  ser.sin_family = AF_INET;                  // 使用IPv4协议
  ser.sin_port = htons(80);                  // 设置端口为80(HTTP默认端口)，htons转换字节序
  ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("8.129.233.227");  // 设置服务器IP地址为8.129.233.227（天气API服务器）

  // 与服务器建立TCP连接
  int ret = connect(conn, (SA)&ser, sizeof(ser));
  if (-1 == ret)  // 检查连接是否失败
  {
    perror("connect error\n");  // 输出错误信息
    return 1;                   // 异常退出
  }

  // 发送HTTP请求
  send_cmd(conn);

  // 接收服务器响应
  char buf[1024] = {0};  // 存储响应数据的缓冲区
  ret = recv(conn, buf, sizeof(buf), 0);  // 接收数据
  if (ret <= 0)  // 检查接收是否失败
  {
    perror("recv");  // 输出错误信息
    return 1;        // 异常退出
  }

  // 定义响应成功的标志
  char *flag1 = "HTTP/1.1 200 OK";     // HTTP响应状态码：成功
  char *flag2 = "\"success\":\"1\"";   // API返回成功标识

  // 检查响应是否成功（同时包含HTTP 200和API success=1）
  if (strstr(buf, flag1) && strstr(buf, flag2))
  {
    // 定位各个字段在响应中的位置（链式查找，基于前一个字段的位置）
    char *days = strstr(buf, "days");           // 查找days字段
    char *week = strstr(days, "week");          // 在days之后查找week字段
    char *citynm = strstr(week, "citynm");      // 在week之后查找citynm字段
    char *temperature = strstr(citynm, "temperature");  // 查找temperature字段
    char *weather = strstr(temperature, "weather");      // 查找weather字段
    char *end = NULL;  // 用于标记字段值的结束位置

    // 提取days字段值
    days += 7;  // 跳过"days":"(7个字符)
    end = strchr(days, '"');  // 查找结束双引号
    *end = '\0';  // 替换为字符串结束符

    // 提取week字段值
    week += 7;  // 跳过"week":"(7个字符)
    end = strchr(week, '"');
    *end = '\0';

    // 提取citynm字段值
    citynm += 9;  // 跳过"citynm":"(9个字符)
    end = strchr(citynm, '"');
    *end = '\0';

    // 提取temperature字段值
    temperature += 14;  // 跳过"temperature":"(14个字符)
    end = strchr(temperature, '"');
    *end = '\0';

    // 提取weather字段值
    weather += 10;  // 跳过"weather":"(10个字符)
    end = strchr(weather, '"');
    *end = '\0';

    // 打印解析后的天气信息（按要求格式输出）
    printf("%s:%s:%s:%s:%s\n", days, week, citynm, temperature, weather);
  }

  close(conn);  // 关闭套接字，释放连接资源

  return 0;  // 程序正常退出
}

七、程序运行理想结果

假设网络正常、API 可用，运行程序后应输出如下内容：

2025-09-05:星期五:台北:31℃/25℃:晴转多云

注：实际输出取决于 API 当前返回的数据，若城市或时间变化，输出也会相应更新。

八、关键点总结

九、Wireshark 抓包提示（图片注释保留）

【图片注释：使用 Wireshark 捕获访问 api.k780.com 时的 TCP 与 HTTP 数据包，观察三次握手、HTTP 请求/响应、四次挥手全过程】

• 过滤条件可输入：ip.addr == 8.129.233.227 && tcp.port == 80
• 观察 TCP 三次握手（SYN, SYN-ACK, ACK）
• 查看 HTTP GET 请求内容
• 分析服务器返回的 JSON 响应体
• 注意 Content-Length 与实际数据长度是否一致

十、注意事项

• 本程序为简化版，未处理 gzip 压缩内容（服务器可能返回压缩数据）
• 若服务器启用 HTTPS（端口443），需使用 OpenSSL 库进行加密通信
• 实际开发中建议使用 libcurl 等成熟库替代手动 TCP 编程
• JSON 解析建议使用专业库避免错误（如字段顺序变动导致 strstr 失效）

✅ 本日所学知识点涵盖：

• TCP 客户端编程
• HTTP 协议原理与报文构造
• 字符串处理（strstr, strchr）
• 结构化数据提取（简易 JSON 解析）
• 网络调试工具使用（Wireshark）
• 系统调用接口应用（socket, connect, send, recv, close）