網路編程基礎瞭解

socket套接字

socket是一種通訊機制，它包含一整套的調用介面和數據結構的定義，他給應用程式提供了使用如TCP/UDP等網路通訊的手段。

linux中的網路編程通過socket介面實現，socket既是一種特殊的IO，提供對應的文件描述符。一個完整的socket都有一個相關描述{協議，本地地址，本地埠，遠程地址，遠程埠};每個socket有一個本地唯一Socket，由操作系統分配。

定位某個電腦用IP，定位某個服務用埠。

創建Socket

#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

返回：成功返回描述符，出錯返回-1

(詳細可以利用 指令 man socket 查看)

參數解釋

domain

　　AF_INET　　  IPv4網際網路域

　　AF_INET6　   IPv6網際網路域

　　AF_UNIX　     unix域

　　AF_UNSPEC  未指定

protocol

　　通常為0,表示按給定的域和套接字類型選擇預設協議。

type（指定採用何種協議）

　　SOCK_STREAM 　　採用TCP協議（流式的套接字可以提供可靠的面向連接的通信流）

　　SOCK_DGRAM　　  採用UDP協議（數據報套接字）

　　SOCK_RAW　　　　主要用於新的網路協議實現的測試。

　　SOCK_SEQPACKET 長度固定、有序、可靠的面向連接報文傳遞

　　一般採用前兩種方式。。。。。。。

位元組序

位元組序分為大端和小端位元組序

大端位元組序：高位元組在前，低位元組在後

小端位元組序：低位元組在前，高位元組在後

 不同體系採用不同的位元組序

網路位元組序：在網路中使用的位元組序稱為網路位元組序，採用大端位元組序。

位元組序的轉換函數

網路傳輸的數據一定要統一順序,所以需要位元組序轉換

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); 將一個32位整數由主機(host)位元組序轉換成網路(network)位元組序

uint16_t htons(uint16_t hostshort); 將一個16位整數由主機(host)位元組序轉換成網路(network)位元組序

uint32_t ntohl(uint32_t netlong); 將一個32位整數由網路(network)位元組序轉換成主機(host)位元組序

uint16_t ntohs(uint16_t netshort); 將一個16位整數由網路(network)位元組序轉換成主機(host)位元組序

地址結構

通用地址結構

#include <sys/socket.h>

struct sockaddr{

　　unsigned short sa_family;  　　//Internet地址族，AF_XXX

　　char sa_data[14];　　　　　　//14bytes的協議地址

}

//一般不用

網際網路地址結構

struct in_addr{

　　in_addr_t s_addr;　　　　//ipv4地址

};

struct sockaddr_in{

　　short int sin_family;　　　　　　//Internet地址族如AF_INET（主機位元組序）

　　unsigned short int sin port;　　  //埠號，16位值（網路位元組序）將數據轉換之後賦值

　　struct in_addr sin_addr;　　　   //Internet地址，32位ipv4地址（網路位元組序）要將點分十進位轉換成網路位元組序，轉化函數如下

　　unsigned char sin_zero[8];　　  //添0（為了格式對其的填充位）

};

點分十進位轉、網路位元組序轉換函數

#include <arp/inet.h>//頭文件

const char *inet_ntop(int domain, const void *restrict addr, char *restrict str, socklen_t size);

返回：成功返回地址字元串指針，出錯返回NULL

功能：網路位元組序轉換成點分十進位 如：127.0.0.1

int inet_pton(int domain, const char *restrict str, void *restrict addr);

返回：成功返回1, 無效格式返回0, 出錯返回-1

功能：點分十進位轉換成網路位元組序

（詳情可利用指令 man inet_pton 查看函數）

參數

domain:Inter 地址族，如AF_INET

addr: Internet地址，32位IPv4地址（網路位元組序）

str:地址字元串（點分十進位）指針

size:地址字元串大小

案例

struct sockaddr_in sockin;　　　　//定義一個結構體

char buff[16];

memset(&sockin, 0, sizeof(sockin));

sockin.sin_family = AF_INET;　　　　//地址族

sockin.sin_port = htons((short)8888); //埠號，必須是網路位元組序

//填充sin_addr 需要將點分十進位轉換為網路位元組序

if(inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&sockin.sin_addr.s_addr) <= 0)

{

　　//進行錯誤處理

}

printf("%s\n",inet_ntop(AF_INET, &sockin.sin_addr.s_addr, buff, sizeof(buff)));

TCP編程模型

客戶端調用序列

　　調用socket函數創建套接字

　　調用connect連接伺服器端

　　調用I/O函數（read/write）與伺服器端通訊

　　調用close關閉套接字

伺服器端調用序列

　　調用socket函數創建套接字

　　調用bind綁定本地地址和埠

　　調用listen啟動監聽

　　調用accept從已經連接的隊列中提取刻苦連接

　　調用I/O函數（read/write）與客戶端通訊

　　調用close關閉套接字

相關函數

　套接字與地址綁定

　　綁定地址

　　#include <sys/socket.h>

　　int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);

　　返回：成功返回0,出錯返回-1;

　　查找綁定到套接字的地址

　　#include <sys/socket.h>

　　int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict alenp);

　　返回：成功返回0，出錯返回-1

　　獲取對方地址

　　#include<sys/socket.h>

　　int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict alenp);

　　返回：成功返回0,出錯返回-1

　建立連接

　　伺服器端

　　#include <sys/socket.h>

　　int listen(int sockfd, int backlog);

　　backlog 指定進行客戶端連接排隊的隊列長度。

　　int accept(int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict len);

　　客戶端

　　#include <sys/socket.h>

　　int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);

下一節，編寫一個簡單的TCP程式