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1、TCP协议和socket编程什么是socketsocket接口是TCP/IP网络的API，socket接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。每一个socket都用一个半相关描述协议、本地地址、本地端口来表示；一个完整的套接字则用一个相关描述协议、本地地址、本地端口、远 程地址、远程端口来表示。socket也有一个类似于打开文件的函数调用，该函数返回一个整型的socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都 是通过socket来实现的。Socket类型流式socket（SOCK_STREAM）流式套接字提供可靠的、面向连接的通信流；它使用TCP协议，从
2、而保证了数据传输的正确性和顺序性。数据报socket（SOCK_DGRAM）数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP。原始socket 原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问，它功能强大但使用较为不便，主要用于一些协议的开发。地址数据结构使用C/C+开发socket程序时，使用sockaddr和sockaddr_in这两个结构类型来保存socket信息。这两个数据类型是等效的，可以相互转化，通常sockaddr_in数据类型使用更为方便。地址结构体struct sockaddr unsigne
3、d short sa_family;/*协议族*/char sa_data14;/*14字节的 协议地址，包含该socket的IP地址和端口号。*/;struct sockaddr_in short int sa_family;/*协议族*/unsigned short int sin_port;/*端口号*/struct in_addr sin_addr;/*IP地址*/unsigned char sin_zero8;/*填充0 以保持与struct sockaddr同样大小*/;协议族上述结构中的sa_family字段用于描述socket中的协议族，其定义于netinet/in.hsa_f
4、amilyAF_INET：IPv4协议AF_INET6：IPv6协议AF_LOCAL：UNIX域协议AF_LINK：链路地址协议AF_KEY：密钥套接字（socket）数据存储优先顺序计算机数据存储有两种字节优先顺序：高位字节优先（称为大端模式）和低位字节优先（称为小端模式，PC机通常采用）。Internet 上数据以高位字节优先顺序在网络上传输，因此在有些情况下，需要对这两个字节存储优先顺序进行相互转化。对字节存储优先顺序转化可能用到4个函数：htons()、ntohs()、htonl()和ntohl()。这4个函数分别实现网络字节序和主机字节序的转化，其中h表示host，n表示networ
5、k，s表示short，l表示long。通常16位的IP端口号用s，而IP地址用l。调用该函数只是使其得到相应的字节序，用户不需清楚该系统的主机字节序和网络字节序是否真正相等。如果是相同不需要转换的话，该系统的这些函数会定义成空宏。字节优先顺序转换函数所需头文件#include 函数原型uint16_t htons(unit16_t host16bit)uint32_t htonl(unit32_t host32bit)uint16_t ntohs(unit16_t net16bit)uint32_t ntohs(unit32_t net32bit)函数传入值host16bit：主机字节序的16
6、位数据host32bit：主机字节序的32位数据net16bit：网络字节序的16位数据net32bit：网络字节序的32位数据函数返回值成功：返回要转换的字节序出错：-1地址格式转化通常用户在表达地址时采用的是点分十进制表示的数值（或者是以冒号分开的十进制IPv6地址），而在通常使用的socket编程中所使用的则是 二进制值，这就需要将这两个数值进行转换。在IPv4中用到的函数有inet_aton()、inet_addr()和inet_ntoa()，而 IPv4和IPv6兼容的函数有inet_pton()和inet_ntop()。由于IPv6是下一代互联网的标准协议，后面涉及的函数都能够同时
7、兼容IPv4和IPv6，但在具体举例时仍以IPv4为例。这里inet_pton()函数是将点分十进制地址映射为二进制地址，而inet_ntop()是将二进制地址映射为点分十进制地址。inet_pton函数所需头文件#include 函数原型int inet_pton(int family,const char*strptr ,void*addrptr)函数传入值familyAF_INET：IPv4协议AF_INET6：IPv6协议strptr：要转化的值addrptr：转化后的地址函数返回值成功：0出错：-1inet_ntop函数所需头文件#include 函数原型int inet_ntop(
8、int family,void*addrptr ,char*strptr,size_t len)函数传入值familyAF_INET：IPv4协议AF_INET6：IPv6协议addrptr：转化后的地址strptr：要转化的值len：转化后值的大小函数返回值成功：0出错：-1主机名通常，人们在使用过程中都不愿意记忆冗长的IP地址，尤其到IPv6时，地址长度多达128位。因此，使用主机名将会是很好的选择。在Linux中，同样有一些函数可以实现主机名和地址的转化，最为常见的有gethostbyname()、gethostbyaddr()和getaddrinfo()等，它们都可以实现IPv4和IP
9、v6的地址和主机名之间的转化。其中gethostbyname()将主机名转化为IP地址，gethostbyaddr()则是逆操作，将IP地址转化为主机名，另外getaddrinfo()还能实现自动识别IPv4地址和IPv6地址。gethostbyname()和gethostbyaddr()都涉及一个hostent的结构体。hostent结构体struct hostent char*h_name;/*正式主机名*/char*h_aliases;/*主机别名*/int h_addrtype;/*地址类型*/int h_length;/*地址字节长度*/char*h_addr_list;/*指向IP
10、v4或IPv6的地址指 针数组*/;调用gethostbyname()函数或gethostbyaddr()函数后就能返回hostent结构体的相关信息。gethostbyname函数所需头文件#include 函数原型struct hostent*gethostbyname(const char*hostname)函数传入值hostname：主机名函数返回值成功：hostent类型指针出错：-1调用该函数时可以首先对hostent结构体中的h_addrtype和h_length进行设置，若为IPv4可设置为AF_INET和4；若为IPv6可设置为AF_INET6和16；若不设置则默认为IPv4
11、地址类型。socket编程常用函数socket编程的基本函数有socket()、bind()、listen()、accept()、send()、sendto()、recv()以及recvfrom()等，其中根据客户端还是服务端，或者根据使用TCP协议还是UDP协议，这些函数的调用流程都有所区别。socket()bind()connect()send()recv()close()socket()bind()listen()accept()recv()send()close()socket函数socket()：该函数用于建立一个socket连接，可指定socket类型等信息。在建立socket连接
12、之后，可对sockaddr或sockaddr_in结构进行初始化，以保存所建立的socket地址信息。所需头文件#include 函数原型int socket(int family,int type,int protocol)函数传入值family：协议族AF_INET：IPv4协议AF_INET6：IPv6协议其它取值参考“协议族”type：套接字类型SOCK_STREAM：字节流套接字socketSOCK_DGRAM：数据报套接字socketSOCK_RAW：原始套接字socketprotoco：0（原始套接字除外）函数返回值成功：非负套接字描述符出错：-1bind函数bind()：该函数
13、是用于将本地IP地址绑定到端口号，若绑定其他IP地址则不能成功。另外，它主要用于TCP的连接，而在UDP的连接中则无必要。所需头文件#include 函数原型int bind(int sockfd,struct sockaddr*my_addr ,int addrlen)函数传入值sockfd：套接字描述符my_addr：本地地址addrlen：地址长度函数返回值成功：0出错：-1listen函数listen()：在服务端程序成功建立套接字和与地址进行绑定之后，还需要准备在该套接字上接收新的连接请求。此时调用listen()函数来创建一个等待队列，在其中存放未处理的客户端连接请求。所需头文件#
14、include 函数原型int listen(int sockfd,int backlog)函数传入值sockfd：套接字描述符backlog：请求队列中允许的最大请求数，大多数系统缺省值为5函数返回值成功：0出错：-1accept函数accept()：服务端程序调用listen()函数创建等待队列之后，调用此函数等待并接收客户端的连接请求。它通常从由bind()所创建的等待队列中取出第一个未处理的连接请求。所需头文件#include 函数原型int accept(int sockfd,struct sockaddr*addr ,socklen_t*addrlen)函数传入值sockfd：套接
15、字描述符addr：本地地址addrlen：保存地址长度的变量的指针函数返回值成功：0出错：-1connect函数connect()：该函数在TCP中是用于bind()的之后的client端，用于与服务器端建立连接，而在UDP中由于没有了bind()函数，因此用connect()有点类似bind()函数的作用。所需头文件#include 函数原型int connect(int sockfd,struct sockaddr*serv_addr ,int addrlen)函数传入值sockfd：套接字描述符addr：服务器端地址addrlen：地址长度函数返回值成功：0出错：-1send函数send
16、()：发送数据，可以用在TCP中，也可以用在UDP中。当用在UDP时，可以在connect()函数建立连接之后再用。所需头文件#include 函数原型int send(int sockfd,const void*msg,int len ,int flags)函数传入值sockfd：套接字描述符msg：指向要发送的数据的指针len：数据长度flags:一般为0函数返回值成功：发送的字节数出错：-1recv函数recv()：接收数据，可以用在TCP中，也可以用在UDP中。当用在UDP时，可以在connect()函数建立连接之后再用。所需头文件#include 函数原型int recv(int sockfd,void*buf,int len ,unsigned int flags)函数传入值sockfd：套接字描述符buf：存放接收数据的缓冲区len：数据长度flags：一般为0函数返回值成功：接收的字节数出错：-1