Linux网络学习_socket套接字

Posted 2021-05-21 Leslie X徐

套接字

1. 概念

• Socket(套接字)是一种通讯机制，它包含一整套的调用接口和数据结构的定义，它给应用进程提供了使用如TCP/UDP等网络协议进行网络通讯的手段。
• Linux中的网络编程通过Socket接口实现，Socket即是一种特殊的IO，提供对应的文件描述符。
• 一个完整的Socket都有一个相关描述{协议，本地地址，本地端口，远程地址，远程端口}(五元组);
• 每一个Socket有一个本地的唯一Socket，由操作系统分配。

2. 创建Socket

#include <sys/types.h>  
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol)

• 返回：成功返回描述符，出错返回-1
• Socket创建在内核中，若创建成功则返回内核文件描述表中的socket描述符。
  参数：
  • domain
    • AF_INET：IPv4因特网域
    • AF_INET6：IPv6因特网域
    • AF_UNIX：unix域
    • AF_UNSPEC：未指定
  • type
    • SOCK_STREAM：
      • 流式的套接字可以提供可靠的、面向连接的通讯流。他使用了TCP协议。TCP保证了数据传输的正确性和顺序性。
    • 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，并且不保证可靠，无差错。使用数据报协议UDP协议。
    • SOCK_RAW：
      • 原始套接字允许对低层协议如IP或ICMP直接访问，主要用于新的网络协议实现的测试等。
    • SOCK_SEQPACKET：
      • 长度固定、有序、可靠的面向链接报文传递。
  • protocol
    • 通常为0,表示按给定的域和套接字类型选择默认协议

3. 字节序

• 不同体系结构的主机使用不同的字节序存储器来保存多字节整数。字节存储顺序不同，有的系统是高位在前，低位在后(大端字节序)，而有的系统是低位在前，高位在后(小端字节序)。
• 字节序分为大端 字节序(big-endiane)和小端字节序(little-endian)。
• 网络协议使用网络字节序即大端字节序。

4. 字节序转换函数

• 网络传输的所有数据是一定要统一顺序的(网络字节序)。所以对于内部字节表示顺序和网络字节顺序不同的机器，就一定要对数据进行转换：
  • h–host主机,n–net网络,l–long,s–short
  • uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
    • 将一个32位整数由主机字节序转换成网络字节序
  • uint16_htons(uint16_t hostshort);
    • 将一个16位整数由主机字节序转换成网络字节序
  • uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
    • 将一个32位整数由网络字节序转换成主机字节序
  • uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
    • 将一个16位整数由网络字节序转换成主机字节序

5. 通用地址结构

#include <sys/socket.h>
struct sockaddr{

	unsigned short sa_family;	/*Internet地址族，AF_xxx*/
	char sa_data[14];	/*14 bytes的协议地址*/
};

• sa_data 包含了一些远程电脑的地址、端口和套接字的数目，它里面的数据是杂融在一起的。
• sa_family 一般来说，IPv4使用AF_INET。
• 在传递给需要地址结构的函数时，把指向该结构的指针转换成(struct sockaddr*)传递进去。

6. 因特网地址结构

struct in_addr{
	in_addr_t		s_addr; /*ipv4地址*/
};

struct sockaddr_in{
	short int 	sin_family; 	//Internet地址族如AF_INET(主机字节序)
	unsigned short int 	sin_port; //端口号，16位值(网络字节序)
	struct in_addr	sin_addr; //Internet地址，32位IPv4地址(网络字节序)
	unsigned char	sin_zero[8]; //添0(为了格式对齐的填充位)
};

因特网地址结构(sockaddr_in)和通用地址结构(sockaddr)类型是等效的，可以互相转换，通常使用sockaddr_in更为方便。

7. IPv4地址族和字符地址间的转换
   (1)网络字节序转换成点分十进制:

#include <arpa/inet.h>
const char* inet_ntop(
								int domain, 
								const void* restrict addr,
								char* restrict str,
								socklen_t size );
								

• 返回：成功返回地址字符串指针，出错返回NULL

(2)点分十进制转换为网络字节序

#include <arpa/inet.h>
int inet_pton(
					int domain,
					const char* restrict str,
					void* restrict addr);

• 返回：成功返回1,无效格式返回0,出错返回-1
• 参数
  • domain：Internet地址族，如AF_INET
  • addr：Internet地址，32位IPv4地址(网络字节序)
  • str：地址字符串(点分十进制)指针
  • size：地址字符串大小

8. 填写IPv4地址族结构案例

struct sockaddr_in sin; //定义一个aockaddr_in结构体
char buf[16];
memset(&sin,0,sizeof(sin)); //内存清0
sin.sin_family = AF_INET; //填写Internet地址族
sin.sin_port = htons((short)3001); //填写端口号(网络字节序)

//填充sin_addr
if(inet_pton(AF_INET,"192.168.2.1",&sin.sin_addr.s_addr)<=0)
{
	//错误处理
}
printf("%s\\n",inet_ntop(AF_INET,
									&sin.sin_addr.s_addr,
									buf,
									sizeof(buf)));