SOCKET通信

参考博客：http://blog.csdn.net/jiajia4336/article/details/8798421 Socket通信原理和实践   

SOCKET是什么呢？实际上SOCKET是对TCP/IP协议的封装，SOCKET本身并不是协议，而是一个调用接口(API)

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。我的理解就是Socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭），这些函数我们在后面进行介绍。

 1、socket一词的起源

在组网领域的首次使用是在1970年2月12日发布的文献IETF RFC33中发现的，撰写者为Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf。根据美国计算机历史博物馆的记载，Croker写道：“命名空间的元素都可称为套接字接口。一个套接字接口构成一个连接的一端，而一个连接可完全由一对套接字接口规定。”计算机历史博物馆补充道：“这比BSD的套接字接口定义早了大约12年。”

2、socket的基本操作

既然socket是“open—write/read—close”模式的一种实现，那么socket就提供了这些操作对应的函数接口。下面以TCP为例，介绍几个基本的socket接口函数。

2.1、socket()函数

SOCKET WSAAPI socket(  _In_  int af,  _In_  int type,  _In_  int protocol);
SOCKET 是unsigned int类型

socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。

正如可以给fopen的传入不同参数值，以打开不同的文件。创建socket的时候，也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符，socket函数的三个参数分别为：

• AF（Adress Family）：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
• type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？）。
• protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议

注意：并不是上面的type和protocol可以随意组合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。

当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（address family，AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数，否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。

2.2、bind()函数

正如上面所说bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。

int bind(  _In_  SOCKET sockfd,  _In_  const struct sockaddr *addr,  _In_  int namelen);

函数的三个参数分别为：

• sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
• addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同，如ipv4对应的是： 
  

  struct sockaddr_in {    sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */    in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order */    struct in_addr sin_addr;   /* internet address */};/* Internet address. */struct in_addr {    uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */};

  ipv6对应的是： 
  

  struct sockaddr_in6 {     sa_family_t     sin6_family;   /* AF_INET6 */     in_port_t       sin6_port;     /* port number */     uint32_t        sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */     struct in6_addr sin6_addr;     /* IPv6 address */     uint32_t        sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */ };struct in6_addr {     unsigned char   s6_addr[16];   /* IPv6 address */ };

  Unix域对应的是： 
  

  #define UNIX_PATH_MAX    108struct sockaddr_un {     sa_family_t sun_family;               /* AF_UNIX */     char        sun_path[UNIX_PATH_MAX];  /* pathname */ };

• addrlen：对应的是地址的长度。

通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。

int connect(  _In_  SOCKET s,  _In_  const struct sockaddr *name,  _In_  int namelen);

connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字，第二参数为服务器的socket地址，第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。

int listen(  _In_  SOCKET s,  _In_  int backlog);

listen函数的第一个参数即为服务器要监听的socket描述字，第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。

SOCKET accept(  _In_     SOCKET s,  _Out_    struct sockaddr *addr,  _Inout_  int *addrlen);
accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字，第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址，第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与返回客户的TCP连接。

TCP数据接收和发送recv()和send()   ，可以通过accept函数的两个传出参数获得对方的套接字地址.

int recv(  _In_   SOCKET s,     //指定接收端套接字描述符；  _Out_  char *buf,    //指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据；  _In_   int len,      //指明buf的长度；  _In_   int flags     //一般置0。);

int send(  _In_  SOCKET s,        //指定发送端套接字描述符；  _In_  const char *buf, //指明一个存放应用程序要发送数据的缓冲区；  _In_  int len,         //指明实际要发送的数据的字节数；  _In_  int flags        //一般置0。);

UDP数据接收和发送recvfrom()和sendto()

int recvfrom(  _In_         SOCKET s,     //接收端套接字描述符，  _Out_        char *buf,    //待发送数据的缓冲区  _In_         int len,      //缓冲区中数据的长度  _In_         int flags,    //调用标志位，常为0  _Out_        struct sockaddr *from,//获得装有源地址的缓冲区  _Inout_opt_  int *fromlen      //装有源地址的长度，即sizeof(sockaddr_in));

int sendto(  _In_  SOCKET s,           //发送端套接字描述符；  _In_  const char *buf,    //待发送数据的缓冲区  _In_  int len,            //缓冲区中数据的长度  _In_  int flags,          //调用标志位  _In_  const struct sockaddr *to, //指向目的的套接口的地址  _In_  int tolen              //to所指地址长度。sizeof(sockaddr_in));

//将socket设置为广播属性

bool  optval = true;

setsockopt(m_socketListen,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,（const char *）&optval, sizeof(bool));

//将socket 属性改为非阻塞

bool benable = true;

ioctlsocket(m_socketListen, FIONBIO,(u_long*)&benable);