socket编程基本概念

Posted 2021-02-17 zz1314

1、What‘s socket?

　　socket可以看做用户进程与操作系统内核网络协议栈的编程接口。TCP/IP协议部分已经被内核给实现了，用户只需要实现应用层，这部分程序工作在用户空间。用户空间的程序需要通过套接字来访问内核网络协议栈。

　　套接字属于全双工的通信，可以用于本机进程间通信，也可以用于网络上不同主机之间的通信。

　　套接字还可以实现 异构系统 之间的通信，也就是说在不同的设备、不同的操作系统间进行通信。

2、IPV4套接字接口结构

　　套接字的地址结构用于连接两个端系统，例如双发通信的电话号码一样，我们可以通过 man 7 ip 来查询相对应的结构体。

　　ipV4套接字结构体：

 1 struct sockaddr_in {
 2     sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET（IPV4协议） */
 3     in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order（端口号，2byte） */
 4     struct in_addr sin_addr;   /* internet address 4byte*/
 5 };
 6 
 7 /* Internet address. */
 8 struct in_addr {
 9     uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
10 };

　　通用地址结构，可以用于任何协议的socket编程

1 struct sockaddr{
2 
3     uint8_t sin_len; //整个sockaddr结构大小
4 
5     sa_family sin_family; //指定地址家族
6 
7     char sa_data[14]; // 由sin_family决定它的形式
8 
9 };

3、网络字节序

　　字节序可以分为大端字节序以及小端字节序：

• 大端字节序：最高有效位位于最低内存地址处，最低有效位位于最高地址处
• 小端字节序：最低有效位位于最低内存地址处，最高有效位位于最高地址处

　　可以通过如图说明：

　　

 

 　　需要注意：在进行字节传输时，应该使用同一字节序，称为网络字节序。网络字节序采用大端字节序。如果主机为小端字节序，那么传输时需要将小端字节序转换为网络字节序。

4、字节序转换函数：

　　

1 #include <arpa/inet.h>
2 
3 uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
4 
5 uint16_t htons(uint16_t hostshort);
6 
7 uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
8 
9 uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

其中：h代表host，n代表network，s代表short，l代表long

描述：

• htonl()函数将无符号整数hostlong从主机字节序转换成网络字节序。
• htons()函数将无符号短整型hostshort从主机字节序转换成网络字节序。
• ntohl()函数功能与 htonl()函数相反
• ntohs()函数功能与htons()函数相反

5、字节转换函数

　　通常我们看到的ip地址都是点分十进制，程序一般处理的都是32位的地址，因此需要函数在点分十进制与32位地址这两种形式之间的转换

　　

1 #include <sys/socket.h>
2 #include <netinet/in.h>
3 #include <arpa/inet.h>
4 
5 in_addr_t inet_addr(const char *cp);//将点分十进制IP地址转换为32位ip
6 
7 char *inet_ntoa(struct in_addr in);//将32位ip地址转换为点分十进制

 

6、套接字类型

　　套接字类型主要有三种：

1. 流方套接字（SOCK_STREAM）：它对应TCP协议，它提供面向连接的、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。
2. 数据报套接字（SOCK_DGREAM)：提供无连接服务。不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。
3. 原始套接字（SOCK_RAW）:它提供一种能力，让我们直接跨越传输层，直接对IP层进行数据封装，通过该套接字，我们可以直接将数据封装成IP层能够认识的协议格式。

参考：https://www.cnblogs.com/QG-whz/p/5426634.html