Socket網(wǎng)絡(luò)開發(fā)學(xué)習(xí)

Socket網(wǎng)絡(luò)開發(fā)目標(biāo)什么是套接字？Internet套接字的兩種類型網(wǎng)絡(luò)理論IP地址和如何處理它們使用Socket開發(fā)網(wǎng)絡(luò)程序什么是socket？所謂socket通常也稱作“套接字”，用于描述IP地址和端口，是一個(gè)通信鏈的句柄。應(yīng)用程序通常通過(guò)“套接字”向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請(qǐng)求或者應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。生成套接字，主要有3個(gè)參數(shù)：通信的目的IP地址、使用的傳輸層協(xié)議(TCP或UDP)和使用的端口號(hào)。Socket原意是“插座”。通過(guò)將這3個(gè)參數(shù)結(jié)合起來(lái)，與一個(gè)“插座”Socket綁定，應(yīng)用層就可以和傳輸層通過(guò)套接字接口，區(qū)分來(lái)自不同應(yīng)用程序進(jìn)程或網(wǎng)絡(luò)連接的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟l(fā)服務(wù)。Socket可以看成在兩個(gè)程序進(jìn)行通訊連接中的一個(gè)端點(diǎn)，一個(gè)程序?qū)⒁欢涡畔懭隨ocket中，該Socket將這段信息發(fā)送給另外一個(gè)Socket中，使這段信息能傳送到其他程序中。

套接字的兩種類型一種是“StreamSockets”（流格式），另外一種是“DatagramSockets”（數(shù)據(jù)包格式）。我們以后談到它們的時(shí)候也會(huì)用到SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM。數(shù)據(jù)報(bào)套接字有時(shí)也叫“無(wú)連接套接字”(如果你確實(shí)要連接的時(shí)候可以用connect()。)流式套接字是可靠的雙向通訊的數(shù)據(jù)流。如果你向套接字按順序輸出“1，2”，那么它們將按順序“1，2”到達(dá)另一邊。它們是無(wú)錯(cuò)誤的傳遞的，除非自己的控制錯(cuò)誤。例如：telnet、及ftp等都是使用流格式，這是因?yàn)樗褂昧恕皞鬏斂刂茀f(xié)議(TheTransmissionControlProtocol)”。流式套接字可以達(dá)到高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)理論網(wǎng)絡(luò)分層模型(LayeredNetworkModel)?，F(xiàn)在列出整個(gè)層次模型。如果你要參加網(wǎng)絡(luò)考試，可一定要記?。?/p>

應(yīng)用層(Application)

表示層(Presentation)

會(huì)話層(Session)

傳輸層(Transport)

網(wǎng)絡(luò)層(Network)

數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)

物理層(Physical)

物理層是硬件(串口，以太網(wǎng)等等)。應(yīng)用層是和硬件層相隔最遠(yuǎn)的--它是用戶和網(wǎng)絡(luò)交互的地方。

這個(gè)模型如此通用，如果你想，你可以把它作為修車指南。把它對(duì)應(yīng)到Unix，結(jié)果是：

應(yīng)用層(ApplicationLayer)(telnet,ftp,等等)

傳輸層(Host-to-HostTransportLayer)(TCP,UDP)

Internet層(InternetLayer)(IP和路由)

網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層(NetworkAccessLayer)

(網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)排列有兩種字節(jié)排列順序：重要的字節(jié)(有時(shí)叫“octet”，即八位位組)在前面，或者不重要的字節(jié)在前面。前一種叫“網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序(NetworkByteOrder)”。有些機(jī)器在內(nèi)部是按照這個(gè)順序儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，而另外一些則不然。當(dāng)我說(shuō)某數(shù)據(jù)必須按照NBO順序，那么你要調(diào)用函數(shù)(例如htons())來(lái)將它從本機(jī)字節(jié)順序(HostByteOrder)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)。如果我沒有提到NBO，那么就讓它保持本機(jī)字節(jié)順序。

Socket數(shù)據(jù)類型socket描述符：僅僅是一個(gè)常見的int。套接字地址信息structsockaddr{

unsignedshortsa_family;/*地址家族,AF_xxx*/

charsa_data[14];/*14字節(jié)協(xié)議地址*/

};

sa_family能夠是各種各樣的類型，但是在這篇文章中都是"AF_INET"。sa_data包含套接字中的目標(biāo)地址和端口信息。為了處理structsockaddr，程序員創(chuàng)造了一個(gè)并列的結(jié)構(gòu)：structsockaddr_in("in"代表"Internet"。)

structsockaddr_in{

shortintsin_family;/*通信類型*/

unsignedshortintsin_port;/*端口*/

structin_addrsin_addr;/*Internet地址*/

unsignedcharsin_zero[8];/*與sockaddr結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度相同*/};

IP地址如何處理假設(shè)你已經(jīng)有了一個(gè)sockaddr_in結(jié)構(gòu)體ina，你有一個(gè)IP地址"0"要儲(chǔ)存在其中，你就要用到函數(shù)inet_addr(),將IP地址從點(diǎn)數(shù)格式轉(zhuǎn)換成無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型。使用方法如下：

ina.sin_addr.s_addr=inet_addr("");

好了，現(xiàn)在你可以將IP地址轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)整型了。有沒有其相反的方法呢？它可以將一個(gè)in_addr結(jié)構(gòu)體輸出成點(diǎn)數(shù)格式？這樣的話，你就要用到函數(shù)inet_ntoa()("ntoa"的含義是"networktoascii")，就像這樣：

printf("%s",inet_ntoa(ina.sin_addr));

socket()函數(shù)Windows包含文件：

#include<WinSock2.h>

intsocket(intdomain,inttype,intprotocol);domain應(yīng)該設(shè)置成“AF_INET”，就象上面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structsockaddr_in中一樣。參數(shù)type告訴內(nèi)核是SOCK_STREAM類型還是SOCK_DGRAM類型。把protocol設(shè)置為“0”。(注意：有很多種domain、type，我不一一列出了，請(qǐng)看socket()的幫助。socket()只是返回你以后在系統(tǒng)調(diào)用種可能用到的socket描述符，或者在錯(cuò)誤的時(shí)候返回-1。使用WSAGetLastError()可以查看錯(cuò)誤原因。bind()函數(shù)一旦你有一個(gè)套接字，你可能要將套接字和機(jī)器上的一定的端口關(guān)聯(lián)起來(lái)。intbind(intsockfd,structsockaddr*my_addr,intaddrlen);sockfd是調(diào)用socket返回的文件描述符。my_addr是指向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structsockaddr的指針，它保存你的地址(即端口和IP地址)信息。my_addr.sin_port是網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序，addrlen設(shè)置為sizeof(structsockaddr)。在處理自己的IP地址和/或端口的時(shí)候，有些工作是可以自動(dòng)處理的。

my_addr.sin_port=0;/*隨機(jī)選擇一個(gè)沒有使用的端口*/

my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;/*使用自己的IP地址*/

通過(guò)將0賦給my_addr.sin_port，你告訴bind()自己選擇合適的端口。同樣，將my_addr.sin_addr.s_addr設(shè)置為INADDR_ANY，你告訴它自動(dòng)填上它所運(yùn)行的機(jī)器的IP地址。簡(jiǎn)單得很不是嗎?再看看例子：bind()函數(shù)bind()在錯(cuò)誤的時(shí)候依然是返回-1，并且使用WSAGetLastError()取錯(cuò)。在你調(diào)用bind()的時(shí)候，你要小心的另一件事情是：不要采用小于1024的端口號(hào)。所有小于1024的端口號(hào)都被系統(tǒng)保留！你可以選擇從1024到65535的端口(如果它們沒有被別的程序使用的話)。你要注意的另外一件小事是：有時(shí)候你根本不需要調(diào)用它。如果你使用connect()來(lái)和遠(yuǎn)程機(jī)器進(jìn)行通訊，你不需要關(guān)心你的本地端口號(hào)(就象你在使用telnet的時(shí)候)，你只要簡(jiǎn)單的調(diào)用connect()就可以了，它會(huì)檢查套接字是否綁定端口，如果沒有，它會(huì)自己綁定一個(gè)沒有使用的本地端口。connect()函數(shù)connect()程序

現(xiàn)在我們假設(shè)你是個(gè)telnet程序。你的用戶命令你得到套接字的文件描述符。你聽從命令調(diào)用了socket()。下一步，你的用戶告訴你通過(guò)端口23(標(biāo)準(zhǔn)telnet端口)連接到"0"。你該怎么做呢?幸運(yùn)的是，你正在閱讀connect()--如何連接到遠(yuǎn)程主機(jī)這一章。你可不想讓你的用戶失望。

connect()系統(tǒng)調(diào)用是這樣的：

intconnect(intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen);sockfd是系統(tǒng)調(diào)用socket()返回的套接字文件描述符。serv_addr是保存著目的地端口和IP地址的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structsockaddr。addrlen設(shè)置為sizeof(structsockaddr)。想知道得更多嗎？讓我們來(lái)看個(gè)例子：之后，你應(yīng)該檢查connect()的返回值--它在錯(cuò)誤的時(shí)候返回-1，并通過(guò)WSAGetLastError()取錯(cuò)。

同時(shí)，你可能看到，我沒有調(diào)用bind()。因?yàn)槲也辉诤醣镜氐亩丝谔?hào)。我只關(guān)心我要去那。內(nèi)核將為我選擇一個(gè)合適的端口號(hào)，而我們所連接的地方也自動(dòng)地獲得這些信息。一切都不用擔(dān)心。listen()函數(shù)是換換內(nèi)容得時(shí)候了。假如你不希望與遠(yuǎn)程的一個(gè)地址相連，或者說(shuō)，僅僅是將它踢開，那你就需要等待接入請(qǐng)求并且用各種方法處理它們。處理過(guò)程分兩步：首先，你聽--listen()，然后，你接受--accept()(請(qǐng)看下面的內(nèi)容)。

除了要一點(diǎn)解釋外，系統(tǒng)調(diào)用listen也相當(dāng)簡(jiǎn)單。

intlisten(intsockfd,intbacklog);

sockfd是調(diào)用socket()返回的套接字文件描述符。backlog是在進(jìn)入隊(duì)列中允許的連接數(shù)目。什么意思呢?進(jìn)入的連接是在隊(duì)列中一直等待直到你接受(accept()請(qǐng)看下面的文章)連接。它們的數(shù)目限制于隊(duì)列的允許。大多數(shù)系統(tǒng)的允許數(shù)目是20，你也可以設(shè)置為5到10。和別的函數(shù)一樣，在發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候返回-1，并通過(guò)WSAGetLastError()取錯(cuò)。

你可能想象到了，在你調(diào)用listen()前你或者要調(diào)用bind()或者讓內(nèi)核隨便選擇一個(gè)端口。如果你想偵聽進(jìn)入的連接，那么系統(tǒng)調(diào)用的順序可能是這樣的：

socket();

bind();

listen();

accept()函數(shù)準(zhǔn)備好了，系統(tǒng)調(diào)用accept()會(huì)有點(diǎn)古怪的地方的！你可以想象發(fā)生這樣的事情：有人從很遠(yuǎn)的地方通過(guò)一個(gè)你在偵聽(listen())的端口連接(connect())到你的機(jī)器。它的連接將加入到等待接受(accept())的隊(duì)列中。你調(diào)用accept()告訴它你有空閑的連接。它將返回一個(gè)新的套接字文件描述符！這樣你就有兩個(gè)套接字了，原來(lái)的一個(gè)還在偵聽你的那個(gè)端口，新的在準(zhǔn)備發(fā)送(send())和接收(recv())數(shù)據(jù)。這就是這個(gè)過(guò)程！

intaccept(intsockfd,void*addr,int*addrlen);

sockfd相當(dāng)簡(jiǎn)單，是和listen()中一樣的套接字描述符。addr是個(gè)指向局部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)sockaddr_in的指針。這是要求接入的信息所要去的地方（你可以測(cè)定那個(gè)地址在那個(gè)端口呼叫你）。在它的地址傳遞給accept之前，addrlen是個(gè)局部的整形變量，設(shè)置為sizeof(structsockaddr_in)。accept將不會(huì)將多余的字節(jié)給addr。如果你放入的少些，那么它會(huì)通過(guò)改

變addrlen的值反映出來(lái)。同樣，在錯(cuò)誤時(shí)返回-1，并通過(guò)WSAGetLastError()取錯(cuò)。

現(xiàn)在是你應(yīng)該熟悉的代碼片段。注意，在系統(tǒng)調(diào)用send()和recv()中你應(yīng)該使用新的套接字描述符new_fd。如果你只想讓一個(gè)連接進(jìn)來(lái)，那么你可以使用close()去關(guān)閉原來(lái)的文件描述符sockfd來(lái)避免同一個(gè)端口更多的連接。send()andrecv()函數(shù)這兩個(gè)函數(shù)用于流式套接字或者數(shù)據(jù)報(bào)套接字的通訊。如果你喜歡使用無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)套接字，你應(yīng)該看一看下面關(guān)于sendto()和recvfrom()的章節(jié)。

send()是這樣的：

intsend(intsockfd,constvoid*msg,intlen,intflags);

sockfd是你想發(fā)送數(shù)據(jù)的套接字描述符(或者是調(diào)用socket()或者是accept()返回的。)msg是指向你想發(fā)送的數(shù)據(jù)的指針。len是數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。把flags設(shè)置為0就可以了。(詳細(xì)的資料請(qǐng)看send()的manpage)。

這里是一些可能的例子：

char*msg="Beejwashere!";

intlen,bytes_sent;

.

.

len=strlen(msg);

bytes_sent=send(sockfd,msg,len,0);

send()andrecv()函數(shù)send()返回實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)--它可能小于你要求發(fā)送的數(shù)目！注意，有時(shí)候你告訴它要發(fā)送一堆數(shù)據(jù)可是它不能處理成功。它只是發(fā)送它可能發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后希望你能夠發(fā)送其它的數(shù)據(jù)。記住，如果send()返回的數(shù)據(jù)和len不匹配，你就應(yīng)該發(fā)送其它的數(shù)據(jù)。但是這里也有個(gè)好消息：如果你要發(fā)送的包很小(小于大約1K)，它可能處理讓數(shù)據(jù)一次發(fā)送完。它在錯(cuò)誤的時(shí)候返回-1，并通過(guò)WSAGetLastError()取錯(cuò)。recv()函數(shù)很相似：

intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags);

sockfd是要讀的套接字描述符。buf是要讀的信息的緩沖。len是緩沖的最大長(zhǎng)度。flags可以設(shè)置為0。(請(qǐng)參考recv()的manpage。)recv()返回實(shí)際讀入緩沖的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。或者在錯(cuò)誤的時(shí)候返回-1，并通過(guò)WSAGetLastError()取錯(cuò)。

很簡(jiǎn)單，不是嗎?你現(xiàn)在可以在流式套接字上發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)了。close()和shutdown()函數(shù)你已經(jīng)整天都在發(fā)送(send())和接收(recv())數(shù)據(jù)了，現(xiàn)在你準(zhǔn)備關(guān)閉你的套接字描述符了。這很簡(jiǎn)單，你可以使用一般的Unix文件描述符的close()函數(shù)：

close(sockfd);

它將防止套接字上更多的數(shù)據(jù)