Linux下网络编程笔记（一）

1. 网络中进程之间如何通信

网间进程通信要解决的是不同主机进程间的相互通信问题（可把同机进程通信看作是其中的特例）。为此，首先要解决的是网间进程标识问题。同一主机上，不同进程可用进程号（process ID）唯一标识。但在网络环境下，各主机独立分配的进程号不能唯一标识该进程。 其次，操作系统支持的网络协议众多，不同协议的工作方式不同，地址格式也不同。因此，网间进程通信还要解决多重协议的识别问题。 

而TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

 

 

2. 什么是TCP/IP、UDP

 

  TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制协议/网间协议，是一个工业标准的协议集，它是为广域网（WANs）设计的。    

     TCP/IP协议存在于OS中，网络服务通过OS提供，在OS中增加支持TCP/IP的系统调用——Berkeley套接字，如Socket，Connect，Send，Recv等

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。这种协议并不能保证我们的网络程序的连接是可靠的,所以我们现在编写的程序一般是采用TCP协议的.

 

 

3.何为 socket套接字?

     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。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）.

     说白了Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

     

 

 

 

4. 基本的SOCKET接口函数常用实例:

（1）建立Socket  

 

/* 网络编程 *//* 1.建立socket函数  *//* 常用实例: */int sockfd;//AF_INET:IPV4  SOCK_STREAM:TCPsockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");exit(1);}

 

（2）绑定地址

 

/* 绑定地址:bind() bind()用来设置给sockfd的Socket的一个名称,此名称由参数my_addr指向一个sockaddr结构*///常用实例:struct sockaddr_in my_addr;  //定义结构体变量memset(&my_addr,0,sizeof(struct sockaddr));  //将结构体清空my_addr.sin_family = AF_INET;  // 表示采用IPV4网络协议my_addr.sin_port = htons(8888);  //表示端口号为8888my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.101");  //将IP地址字符串转换成二进制数字int ret;ret = bind(sockfd,(struct aockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr));if(-1 == ret){perror("bind");close(sockfd);exit(1);}/*注:1.通过将my_addr.sin_port置为0,函数会自动选择一个未被占用的端口来使用2.将my_addr.sin_addr.s_addr 设置为INADDR_ANY,系统会自动填入本机ip地址 */

（3）监听

 

/* 监听:listen() *///常用实例:int ret;ret = listen(sockfd,10);   //同时能处理10个连接要求if(-1 == ret){perror("listen");close(sockfd);exit(1);}

   （4）接收请求

 

/* 接收请求:accept()例如:客户请求来连接服务器,服务器会先做一些绑定和监听的操作.之后,如果允许连接,则会调用accept函数产生一个新的套接字,然后,用这个新的套接字跟客户进行收发数据.即,服务器和一个客户端连接成功,会产生2个套接字.*/struct sockaddr_in client_addr;memset(&client_addr,0,sizeof(struct sockaddr));int addrlen = sizeof(struct sockaddr);int new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&client_addr,&addrlen);if(-1 == new_fd){perror("accept");close(sockfd);exit(1);}printf("%s %d success connect !\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),ntohs(client_addr.sin_port));

（5）连接服务器

 

/* 连接服务器:int connect(int sockfd,struct sockaddr* serv_addr,int addrlen);connect()用来将参数sockfd的Socket连接到参数ser_addr指定的网络地址*/struct sockaddr_in serv_addr;  //请求来连接服务器memset(&serv_addr,0,sizeof(struct sockaddr));serv_addr.sin_family = AF_INET;serv_addr.sin_port = htons(8888);  //服务器的端口serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.101"); //服务器的ipint ret;ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(struct sockaddr));if(-1 == ret){perror("connect");close(sockfd);exit(1);}

（6）发送数据

 

/* 发送数据 int send(int sockfd, void *msg,int len,unsigned int flags);send()用来将数据由指定的Socket传给对方主机;sockfd为已经连接好的Socket;msg为欲连线的数据内容;len为数据长度*/int ret;ret = send(new_fd,"hello",6,0);if(-1 == ret){perror("send");close(sockfd);close(new_fd);exit(1);}

（7）接收数据

 

 

/* 接收数据 *///常用实例:char buf[1024] = {0};int ret;ret = recv(new_fd,buf,sizefo(buf),0);if(-1 == ret){perror("recv");close(sockfd);close(new_fd);exit(1);}puts(buf);

 

 

 

 

 

5．为什么在Socket中TCP建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后，它可以把ACK和SYN（ACK起应答作用，而SYN起同步作用）放在一个报文里来发送。但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

 

6．在TCP连接的终止（四次握手释放）时为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态？

这是因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的4个报文也都协调和发送完毕，按理可以直接回到CLOSED状态（就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样）；但是因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到，因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文，而重发FIN报文，所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。