socket

 

一、什么是Socket

套接字是网络应用程序接口,由传输层提供的应用进程和网络间的接入口.其中IP地址指定主机,端口号指定应用进程,套接字利用主机的网络层地址和端口号为两个进程建立逻辑连接.套接字可以用于多种协议,包括TCP/IP UDP协议.

sockets(套接字)编程有三种，流式套接字（SOCK_STREAM），数据报套接字（SOCK_DGRAM），原始套接字（SOCK_RAW）；前两种较常用。
基于TCP的socket编程是采用的流式套接字。
（1）SOCK_STREAM表示面向连接的数据传输方式。数据可以准确无误地到达另一台计算机，如果损坏或丢失，可以重新发送，
但效率相对较慢。常用的HTTP协议就使用SOCK_STREAM传输数据，因为要确保数据的正确性，否则网页不能正常解析。
（2）SOCK_DGRAM表示无连接的数据传输方式。计算机只管传输数据，不作数据校验，如果数据在传输中损坏，
或者没有到达另一台计算机，是没有办法补救的。也就是说，数据错了就错了，无法重传。因为SOCK_DGRAM所做的校验工作少，
所以效率比SOCK_STREAM高。

QQ视频聊天和语音聊天就使用SOCK_DGRAM传输数据，因为首先要保证通信的效率，尽量减小延迟，而数据的正确性是次要的，即使丢失很小的一部分数据，视频和音频也可以正常解析，最多出现噪点或杂音，不会对通信质量有实质的影响。

注意：SOCK_DGRAM没有想象中的糟糕，不会频繁的丢失数据，数据错读只是小概率事件。

有可能多种协议使用同一种数据传输方式，所以在socket编程中，需要同时指明数据传输方式和协议。

逻辑信道
服务器:被动方,主要监听端口.
客户: 主动方,知道服务器的IP和监听端口就可以向服务器发送连接请求.
服务器监听到客户的连接请求后响应该连接请求,完成建立了一条逻辑信道.

 

二、客户端/服务端模式：
在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程相互作用的主要模式是客户/服务器模式，即客户端向服务器发出请求，服务器接收请求后，
提供相应的服务。客户/服务器模式的建立基于以下两点：
（1）建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等，需要共享，从而就让拥有众多资源的主机提供服务，
资源较少的客户请求服务这一非对等作用。
（2）网间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间既不存在父子关系，又不共享内存缓冲区。

因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系，为二者的数据交换提供同步，这就是基于客户/服务端模式的TCP/IP。

服务端：建立socket，声明自身的端口号和地址并绑定到socket，使用listen打开监听，然后不断用accept去查看是否有连接，
如果有，捕获socket，并通过recv获取消息的内容，通信完成后调用closeSocket关闭这个对应accept到的socket，如果不再需要
等待任何客户端连接，那么用closeSocket关闭掉自身的socket。

客户端：建立socket，通过端口号和地址确定目标服务器，使用Connect连接到服务器，send发送消息，等待处理，通信完成后
调用closeSocket关闭socket。

三、编程步骤
（1）服务端
1、加载套接字库，创建套接字（WSAStartup()/socket()）;
2、绑定套接字到一个IP地址和一个端口上（bind()）;
3、将套接字设置为监听模式等待连接请求（listen()）；
4、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，等待另一个连接请求；
7、关闭套接字，关闭加载的套接字库（closesocket()/WSACleanup()）；

（2）客户端
1、加载套接字库，创建套接字（WSAStartup()/socket()）；
2、向服务器发出连接请求（connect()）；
3、和服务器进行通信（send()/recv()）；
4、关闭套接字，关闭加载的套接字库（closesocket()/WSACleanup()）；

 

 

三.面向连接的工作流程框架
服务器:
        WSAStartup   //windows应用程序使用套接字的初始化函数
        socket       //创建套节字
        bind         //将本地IP和端口号绑定到套节字
        listen       //监听该套节字设置的端口,并为该端口建立连接等待队列
        while accept //接受从客户端来的请求,若请求队列非空则获得一个连接

                     //请求,若队列为空则阻塞自己.
            while recv   //接受数据
               send      //发送数据
            endwhile
            closesocket  //关闭套接字
        endwhile
        WSACleanup   //释放资源
客户端:
      WSAStartup
      socket      //创建套节字
      connect     //发送连接请求
      while send  //发送和接受数据
          recv
      endwhile
      closesocket //关闭连接
      WSACleanup

 

四.接口函数
1、创建套接字——socket()
功能：使用前创建一个新的套接字
格式：SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol);
参数：af: 通信发生的区域
type: 要建立的套接字类型
procotol: 使用的特定协议

2、指定本地地址——bind()
功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。
格式：int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR
地址结构说明：
struct sockaddr_in
{
short sin_family;//AF_INET
u_short sin_port;//16位端口号，网络字节顺序
struct in_addr sin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序
char sin_zero[8];//保留
}

3、建立套接字连接——connect()和accept()
功能：共同完成连接工作
格式：int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);
参数：同上

4、监听连接——listen()
功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。
格式：int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);

5、数据传输——send()与recv()
功能：数据的发送与接收
格式：int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。

6、多路复用——select()
功能：用来检测一个或多个套接字状态。
格式：int PASCAL FAR select(int nfds,fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds,
fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);
参数：readfds:指向要做读检测的指针
writefds:指向要做写检测的指针
exceptfds:指向要检测是否出错的指针
timeout:最大等待时间

7、关闭套接字——closesocket()
功能：关闭套接字s
格式：BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);