socket编程基础

来源：互联网发布：人民的名义观后感知乎编辑：程序博客网时间：2024/06/05 14:09

两台计算机要进行通信，要知道IP，协议，端口号（指定哪个应用程序接收）.

端口：

按照OSI七层模型的描述，传输层提供进程（应用程序）通信的能力。为了标识通信实体中进行通信的进程，TCP/IP协议提出了协议端口（protocol port）的概念。

端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区）。应用程序通过系统调用与某端口建立连接（binding）后，传输层传给该端口的数据被相应的进程所接收，相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出。

端口用一个整数型标识符来表示，即端口号。端口号跟协议相关，TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立。即基于TCP和UDP的程序可以有相同的端口号。

端口使用一个16位的数字来表示，他的范围是0~65535，1024以下的端口号保留给预定义的服务。例如：http使用80的端口。

套接字（socket）：

为了能够方便的开发网络应用软件，由美国伯克利大学在Unix上推出了一种应用程序访问通信协议的操作系统调用socket（套接字）。socket的出现，使程序员可以很方便的访问TCP/IP，从而开发各种网络应用的程序。

随着Unix的应用推广，套接字在编写网络软件中得到了极大的普及。后来，套接字又被引进了Windows等操作系统，成为开发网络应用程序的非常有效快捷的工具。

套接字存在于通信区域中。通信区域也叫地址族，它是一个抽象的概念，主要用于将通过套接字通信的进程的共有特性综合在一起。套接字通常只与同一区域的套接字交换数据（也有可能跨区域通信，但这只在执行了某种转换进程后才能实现）。Windows Sockets只支持一个通信区域：网际域（AF_INET），这个域被使用网际协议簇通信的进程使用。

网络字节顺序：

不同的计算机存放多字节值的顺序不同，有的机器在起始地址存放低字节，有的机器在起始地址存放高位字节。基于Intel的CPU，即我们常用的PC采用的是低位先存。为保证数据的正确性，在网络协议中需要制定网络字节顺序。TCP/IP协议使用16位整数和32位整数的高位先存格式。

客户机/服务器模式：

客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请求的方式.

服务器方要先启动，并根据请求提供相应的服务：

1.打开一个通信通道并告知本地主机，他愿意在某一地址和端口上接收客户请求；

2.等待客户请求到达该端口；

3.接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号了。接收到并发服务请求，要激活一个新的进程（或线程）来处理这个客户请求。新进程（或线程）处理此客户请求，并不需要对其他请求作出应答。服务完成后，关闭此新进程与客户的通信链路，并终止；

4.返回第二步，等待另一个客户请求；

5.关闭服务器。

客户方：

1.打开一个通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口；

2.向服务器发服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求；

3.请求结束后关闭通信通道并终止。

Windows Sockets的实现：

Windows Sockets是Microsoft Windows的网络程序设计接口，它是从Berkeley Sockets扩展而来的，以动态链接库的形式提供给我们使用。Windows Sockets在继承了Berkeley Sockets主要特征的基础上，又对他进行了重要扩充。这些扩充主要是提供了一些异步函数，并增加了符合Windows消息驱动特性的网络时间异步选择机制。

Windows Sockets 1.1和berkeley Sockets都是基于TCP/IP协议的；windows Sockets 2从WindowsSockets 1.1发展而来，与协议无关并向下兼容，可以使用任何底层传输协议提供的通信能力，来为上层应用程序完成网络数据通讯，而不关心底层网络链路的通讯情况，真正的实现了底层网络通讯对应用程序的透明。

套接字的类型：

流式套接字（SOCK_STREAM)

提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送，且按发送顺序接收。

数据报式套接字（SOCK_DGRAM)

提供无连接服务。数据包以独立包形式发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。

原始套接字(sock_raw)

基于TCP(面向连接）的socket编程：

服务器端程序：

1.创建套接字（socket）；

2.将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind）；

3.将套接字设为监听模式，准备接收客户请求（listen）；

4.等待客户请求到来；当请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字（accept）；

5.用返回的套接字和客户端进行通信（send/recv）；

6.返回，等待另一客户请求；

7.关闭套接字。

客户端程序：

1.创建套接字（socket）；

2.向服务器发出连接请求（connect）；

3.和服务器端进行通信(send/recv);

4.关闭套接字。

客户端不用绑定端口，因为当服务器接收到请求时已经记录下客户端的端口号。

基于UDP（面向无连接）的socket编程：

服务器段（接收端）程序：

1.创建套接字（socket）；

2.将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind）；

3.等待接收数据（recvfrom）；

4.关闭套接字。

客户端（发送端）程序：

1.创建套接字（socket）；

2.向服务器发送数据（sendto）；

3.关闭套接字。

程序：

加载套接字库，进行套接字库的版本协商，确定使用的是哪一个版本的套接字库。

WORD wVersionRequested;

WSADATA wsaData;

int err;

wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 ); //请求1.1版本的socket

err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

if ( err != 0 )

return;

if ( LOBYTE( wsaData.wVersion )!=1 || HIBYTE( wsaData.wVersion )!=1 )

//判断高低字节是否是和请求的版本相对应

{

WSACleanup( ); //释放分配的资源，终止对winsocket的调用

return;

}

基于TCP的服务器端程序：

1.创建套接字（socket）；

SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

//参数一指定地址族，对于TCP/IP协议只能是AF_INET(也可写成PF_INET)

//参数二指定socket类型，SOCK_STREAM流式，SOCK_DGRAM数据报式

//参数三指定与特定的地址家族相关的协议，为0时自动选择

//如果调用成功，返回SOCKET类型的套接字描述符，否则返回INVALID_SOCKET

SOCKADDR_IN addrSrv; //定义一个地址结构体变量,其中的成员除了sin_family之外，都要使用网络字节序

addrSrv.sin_family=AF_INET; //地址簇，对于IP地址将一直是AF_INET

addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY); //套接字的主机IP地址，htonl（s)转换主机字节序到网络字节序

addrSrv.sin_port=htons(6000); //分配给套接字的端口

2.将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind）；

bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR)); //绑定

//参数一指定要绑定的套接字

//参数二套接字的本地地址信息,根据协议不同长度不同

//参数三指定参数二地址的长度

3.将套接字设为监听模式，准备接收客户请求（listen）；

listen(sockSrv, 5); //监听

//参数一套接字描述符

//参数二等待连接队列的最大长度

SOCKADDR_IN addrClient; //存储客户端地址信息

int len=sizeof(SOCKADDR);

while(1)

{

4.等待客户请求到来（accept）；

SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len); //接受请求

//参数一套接字

//参数二[out]连接实体的地址结构

//参数三[out]包含返回地址结构的长度

char sendBuf[100];

sprintf(sendBuf,"Welcome %s to www.sunxin.org",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));

5.用返回的套接字和客户端进行通信（send/recv）；

send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);

//参数一套接字

//参数二要传送的数据

//参数三数据的长度

char recvBuf[100];

recv(sockConn,recvBuf,100,0);

printf("%s/n",recvBuf);

closesocket(sockConn);

6.返回，等待另一客户请求；

}

7.关闭套接字。

closesocket(sockClient);

WSACleanup();

基于TCP的客户端程序：

1.创建套接字（socket）；

SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

SOCKADDR_IN addrSrv;

addrSrv.sin_family=AF_INET;

addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1"); //设置服务器端的ip地址，127.0.0.1是本机的回路地址

addrSrv.sin_port=htons(6000);

2.向服务器发出连接请求（connect）；

connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

//参数一套接字

//参数二地址结构体，所连接的服务器端的地址信息

//参数三地址结构体的长度

char recvBuf[100];

3.和服务器端进行通信(send/recv);

recv(sockClient,recvBuf,100,0);

printf("%s/n",recvBuf);

send(sockClient,"this is zhangsan",strlen("this is zhangsan")+1,0);

4.关闭套接字。

closesocket(sockClient);

WSACleanup();

基于UDP的服务器端程序：

1.创建套接字（socket）；

SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

SOCKADDR_IN addrSrv;

addrSrv.sin_family=AF_INET;

addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);

addrSrv.sin_port=htons(6000);

2.将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind）；

bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

SOCKADDR_IN addrClient;

int len=sizeof(SOCKADDR);

char recvBuf[100];

while(1)

{

3.等待接收数据（recvfrom）；

recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);

//参数一套接字

//参数二buffer用来接受数据

//参数三buffer长度

//参数四flags

//参数五接受发送数据方的地址信息

//参数六参数五的长度

printf("%s/n",recvBuf);

}

4.关闭套接字。

closesocket(sockSrv);

WSACleanup();

基于UDP的客户端程序：

1.创建套接字（socket）；

SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

SOCKADDR_IN addrSrv;

addrSrv.sin_family=AF_INET;

addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");

addrSrv.sin_port=htons(5999);

2.向服务器发送数据（sendto）；

sendto(sockClient,"hello",strlen("hello")+1,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

//参数一套接字

//参数二buffer将要被发送的数据

//参数三buffer长度

//参数四flags

//参数五目的套接字地址信息指针

//参数六目的地址信息结构体的长度

//recvfrom(sockClient,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,&len);

//接受传送到本机的所有端口的数据，addrSrv保存发送方的地址信息。

3.关闭套接字。

closesocket(sockClient);

WSACleanup();