Socket学习笔记

SOCKET

插板插座

网络套接字

在通信过程中，套接字一定是成对存在的

两份套接字，C一个 S一个

 

 

一个文件描述符指向一个套接字（该套接字内部由内核借助两个缓冲区实现）

 

网络字节序

小端法： 高位高地址 低位低地址 （Inter使用）

大端法 ： 高位低地址 低位高地址 （IBM一开始使用）TCP/IP协议规定，网络数据流应采用大端字节序

例如UDP段格式，地址0-1是16位的源端口号，如果这个端口号是1000 (0x3e8), 则地址0是0x03, 地址1是0xe8, 也就是先发0x03,再发0xe8,这16位在发送主机的缓冲区中也应该是低地址存0x03, 高地址存0xe8。但是，如果发送主机是小端字节序的，这16位被解释成0xe803， 而不是1000。 因此，发送主机把1000填到发送缓冲区之前需要做字节序的转换。同样地，接收主机如果是小端字节序的，接到16位的源端口号也要做字节序的转换。如果主机是大端字节序的，发送和接收都不需要做转换。同理，32位的IP地址也要考虑网络字节序和主机字节序的问题。

 

htonl 是将本地的32位整型数转换为网络字节序。 主要是用于IP的转换。

192.168.1.11 --> string -->atoi -->int -->htonl -->网络字节序

IP地址转换函数

int inet_pton (int af ,const char *src, void *dst)

af 指代当前协议，IPV4 （AF_INET）或者IPV6 （AF_INET6）

src 传入ip地址 （点分十进制）

dst 传出 转换后的 网络字节序的IP地址

返回值：

成功：1

异常： 0 说明src 指向的不是一个有效的IP地址

失败: -1

const char *inet_ ntop(int af，const void * src, char * dst, socklen_t size); 网络字节序--->本地字节序(string IP) af: AF_INET、AF_INET6 src: 网络字节序IP地址 dst: 本地字节序(string IP) size: dst 的大小。

返回值：成功：dst

失败 ： null

 

sockaddr 地址结构

     struct  sockaddr_in add；

第一个参数 add.sin_family = AF_INET

第二个参数 add.sin_port = htons(8080);

第三个参数是结构体 add.sin_addr.s_addr

但是一般是用add.sin_addr.s_addr = htonl( INADDR_ANY) (取出系统中任意有效的IP地址，是二进制类型，所以用htonl进行转换)

 

流程

TCP服务端同socket函数生成一个套接字，套接字中有文件描述符，这个文件描述符相当于句柄，一个入口。然后调用bind()函数将端口号和IP绑定，再调用listen() listen的作用是设置监听上限，就是一个参数设置。再进行调用accept()是阻塞监听客户端连接。accept的参数中包含着之前用socket()生成的套接字的句柄。然后accept函数会返回一个新的socket()。这个新的socket 和客户端的套接字进行通信。

TCP客户端通过socket()新建了一个套接字，然后通过connect()进行连接。connect()中要绑定IP和port 。此时服务端和客户端就连接在了一起，整个系统中存在三个socket()，一对和一个独立的，一对的是进行连接通信的，单独的那个是进行监听的。

 

Socket函数

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

domain是指定当前的IP协议是哪个，例如我们选择AF_INET即IPV4.

 

 

 

type指定当前套接字的数据传输协议。期中有流式传输STREAM， 报式协议SOCK_DGRAM

 

 

 

protocol : 表示所选协议中的代表协议，一般我们都是传0.

举例： type的参数是STREAM时，protocol的参数是0，就表示当前协议是TCP，如果type是DGRAM，protocol的参数是0，就表示单前协议是UDP

返回值：如果成功就返回新套接字所对应的文件描述符。

失败就是 -1 errno。

举例：fd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0) 就是返回一个IPV4的TCP协议的套接字。

 

bind()

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

给socket 绑定一个地址结构（IP+port）

sockfd 就是socket函数返回值

addr 就是sockaddr 地址结构，要分别对三个参数进行初始化。

这个结构体和参数中需要的结构体不同，所以初始化完了之后要进行强转。

例如：

 struct sockaddr_in addr ;
 ​
         addr.sin_family = AF_INET;   //(和前面使用的IP协议相同)
 ​
         addr.sin_port = htons(8080);
 ​
         addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 ​
 addr :(struct sockaddr *) &addr ;
 ​
 addrlen :sizeof(addr)  地址结构的大小

返回值：

成功： 0

失败： -1 errno

 

listen()

  int listen(int sockfd, int backlog);

设置同时与服务器建立连接的上限数（同时进行三次握手的客户端数量）

sockfd： socket的句柄

backlog ： 上限数值， 最大值为128

成功：返回0

失败： 返回-1

 

ACCEPT

 int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
 ​
 #define _GNU_SOURCE             /* See feature_test_macros(7) */
 #include <sys/socket.h>
 ​
 int accept4(int sockfd, struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen, int flags);
 ​

阻塞等待客户端建立连接，成功返回一个与客户端成功连接socket文件描述符。用一个socket返回一个新socket

sockfd： socket的句柄

addr ： 和bind 的参数差一个关键字const ，上一个是传入参数，这个是传出参数，即传出的是成功与服务器建立连接的那个客户端的地址结构。

addrlen ： 入：addr的大小 出：客户端addr的实际大小

返回值：

成功：能与客户端进行数据通信的socket对应的文件描述。

失败： -1 errno

一个端口肯定只能绑定一个socket。服务器端的端口在bind的时候已经绑定到了监听套接字socetfd所描述的对象上，accept函数新创建的socket对象其实并没有进行端口的占有，而是复制了socetfd的本地IP和端口号，并且记录了连接过来的客户端的IP和端口号。

那么，当客户端发送数据过来的时候，究竟是与哪一个socket对象通信呢？

客户端发送过来的数据可以分为2种，一种是连接请求，一种是已经建立好连接后的数据传输。

由于TCP/IP协议栈是维护着一个接收和发送缓冲区的。在接收到来自客户端的数据包后，服务器端的TCP/IP协议栈应该会做如下处理：如果收到的是请求连接的数据包，则传给监听着连接请求端口的socetfd套接字，进行accept处理；如果是已经建立过连接后的客户端数据包，则将数据放入接收缓冲区。这样，当服务器端需要读取指定客户端的数据时，则可以利用socketfd_new 套接字通过recv或者read函数到缓冲区里面去取指定的数据（因为socketfd_new代表的socket对象记录了客户端IP和端口，因此可以鉴别）。

 

connect()

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

与服务器建立连接。

sockfd ： 客户端socket函数返回值。

addr : 传入参数， 服务器的地址结构 。

addrlen ： 服务器地址结构的长度。

返回值：

成功 ：0

失败： -1 errno

这边不使用bind 函数进行绑定的话，就采用了“隐式绑定”。

 

TCP通信流程分析：

server:

1. socket( ) 创建socket

2. bind ( ) 绑定服务器地址结构

3. listen( ) 设置监听上限

4. accept() 阻塞监听客户端连接

5. read (fd) 读socket获取客户端数据

6. 小--大写 toupper ()

7. write(fd)

8. close()

client:

1. socket() 创建socket

2. connect( ) 与服务器建立连接

3. write ( ) 写数据到socket

4. read() 读转换后的数据。

5. 显示读取结果

6. close