Socket 网络编程

什么是 Socket

Socket（套接字）是一种通信机制，应用程序通常通过它与另一台计算机进行通信。Socket 由两部分组成：一端称为客户端，另一端称为服务器端。客户端和服务器端通过 Socket 进行通信，客户端首先向服务器端发出连接请求，服务器端确认连接请求，然后双方建立连接。通信双方就可以通过 Socket 进行数据传输。

来看看四层网络模型，被分为四层：应用层、传输层、网络层、物理层。

四层网络模型

而Socket的位置就在传输层，它位于应用层和传输层之间。

外显的来说，Socket在应用层的视角是一个正整数，另一端伸入传输层，Socket的整数会通过表被翻译成元组。比如TCP的Socket是一个四元组，记载了源目IP地址和源目端口，UDP对于的是一个二元组（为什么UDP只需要的是目的IP地址和目的端口？其实很直观，因为它只管发，不需要回复传回来，因此不需要表明自己的身份和位置）。

我们可以把应用层想成一个高层的房间，我们要将房间当中的各个物品送到其他楼中去。然而这个房间的地板就像是一个筛子，每个洞都有对应的一个正整数编号。从应用层的视角来说，我们就只需要把某个应用的信息丢进某个洞里面，然后等着从某个洞里面取出信息。

然后这一层的下一层，就好像一个个分筛机器，也就是传输层，里面会根据一个映射表，将这个洞对应的正整数翻译成为一个元组，或者说是一个键值对，其值为IP地址号和端口号（这里是为了保证应用层不至于每次都处理一个元组的信息，因为每个层都要各司其职）。传输层的工作就是将应用层的信息打包成一个个数据包，并将这些数据包送到网络层。

因此，对于UDP来说，一般的使用场景就是 DNS查询、音视频传输、游戏等实时性要求强但可靠性要求弱的应用，即使有一点丢包和缺失，也不太会影响使用；而TCP则适合文件传输和网页这种需要可靠性的应用。

Socket 编程

注意一点：在socket当中，两个进程可以共用一个端口，但是一个进程只能绑定一个端口。

socketaddr_in结构体

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struct sockaddr_in {

    short   sin_family;         // 地址族，AF_INET

    u_short sin_port;           // 端口号

    struct  sin_addr;           // IP地址

    char    sin_zero[8];        // 填充字节

};

host_ent结构体

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struct hostent {

    char  *h_name;             // 主机域名

    char **h_aliases;          // 主机别名列表

    short h_addrtype;          // 地址类型，AF_INET

    short h_length;            // 地址长度

    char **h_addr_list;        // IP地址列表

};

TCP Socket编程

~~当然以下都是伪代码~~

服务器端创建套接字

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int server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

服务器端绑定结构体和套接字: 绑定IP地址和端口(用于应用层和传输层)

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// 创建一个套接字地址结构体

struct sockaddr_in server_addr;

server_addr.sin_family = AF_INET;

server_addr.sin_port = htons(8080);

server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

bind(server_sockfd, server_addr);

服务器端accept套接字

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connect_socket = accept(server_sockfd, client_addr);

客户端创建client套接字

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int client_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

客户端绑定套接字和结构体: 绑定IP地址和端口(用于应用层和传输层)
虽然这个步骤可以省略(因为服务器端的端口是常熟端口)，但是为了区分客户端和服务器端，还是需要绑定IP地址和端口。
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bind(client_sockfd, client_addr);
客户端连接自身套接字与服务器端套接字
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connect(client_sockfd, server_addr);

客户端发送数据

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client_sockfd = send(client_sockfd, send_buf);

服务器端读取数据

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connect_socket = recv(server_sockfd, recv_buf);

关闭套接字

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close(server_sockfd);

close(client_sockfd);

UDP Socket编程

UDP Socket编程与TCP Socket编程基本相同，只是将SOCK_STREAM改为SOCK_DGRAM即可。