网络通讯的介绍、与实现

Socket的由来

我们可以使用用Socket中的相关函数来完成通信， 应用层通过传输层进行数据通信时，TCP和UDP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了称为Socket(套接字)的接口

如图1所示：

Socket的简介

       Socket是通信端点的抽象，它被认为是一种特殊的管道，但和管道不同的是，它对于容纳的数据的大小没有限制。

Socket接口是网络应用程序编程接口。Socket接口层位于应用程序与协议栈之间，对应用程序屏蔽了协议的实现细节，为应用程序提供统一的接口：Socket接口。创建socket时，指定所需的的域和类型，应用程序可以用相同的接口（Socket接口）使用不同的协议族。

   

1、socket函数

包含头文件<sys/socket.h> 

功能：创建一个套接字用于通信

原型：int socket(int domain, int type, int protocol); 

1.1 域

domain参数有如下：

AF_UNIX  （AF_LOCAL）UNIX域协议（文件系统套接字）
AF_INET  ARPA因特网协议（UNIX网络套接字）
AF_ISO  ISO标准协议
AF_NS  施乐（XEROX）网络系统协议
AF_IPX  NOVELL IPX协议
AF_APPLETALK
Appletalk DDS

Linux下，网络协议(网络传输中的一项规则，如TCP/IP、HTTP、FTP协议等)被映射成多个域（domain），也就是socket函数中的domain。我们常用的是：AF_INET和AF_UNIX，AF_INET套接字可以用于通过包括因特网在内的TCP/IP网络进行通信的程序。

1.2 类型

type：指定socket通信的特性，它的取值分为流式套接字SOCK_STREAM，数据报套接字SOCK_DGRAM，原始套接字SOCK_RAW 

SOCK_STREAM是一个有序、可靠、面向连接的双字节流。它们是在AF_INET域中通过TCP/IP连接实现的。他们也是AF_UNIX域中常见的套接字类型。
SOCK_DGRAM是数据包服务，我们可以用它来发送最大长度固定的消息。但消息是否会被正确传递或消息是否不会乱序到达没有保证。在AF_INET域中通过UDP/IP连接实现，它提供的是一种无需的不可靠服务。
SOCK_RAW原始套接字服务。提供一个数据报接口直接访问IP层。绕过传输层协议，需要应用程序构造协议首部。

1.3 协议类型

protocol ：协议类型，IPPROTO_TCP等；一般由前两个参数就决定了协议类型，设置为0即可。 通常为0，表示按给定的域和套接字类型选择默认协议。当同一域和套接字类型支持多个协议时，可以通过protocal(协议)参数
选择特定的协议。

1.4 返回值

返回值：成功返回非负整数， 它与文件描述符类似，我们把它称为套接口描述字，简称套接字。失败返回-1

2、bind函数

包含头文件<sys/socket.h> 

功能：绑定一个本地地址到套接字 

原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 

参数 

sockfd：socket函数返回的套接字 

addr：要绑定的地址 

addrlen：地址长度 

返回值：成功返回0，失败返回-1

3、listen函数

包含头文件<sys/socket.h> 

功能：将套接字用于监听进入的连接 

原型：int listen(int sockfd, int backlog); 

参数 

sockfd：socket函数返回的套接字 

backlog：规定内核为此套接字排队的最大连接个数 

返回值：成功返回0，失败返回-1

4、accept函数

包含头文件<sys/socket.h> 

功能：从已完成连接队列返回第一个连接，如果已完成连接队列为空，则阻塞。 

原型：int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); 

参数 

sockfd：服务器套接字 

addr：将返回对等方的套接字地址 

addrlen：返回对等方的套接字地址长度 

返回值：成功返回非负整数，失败返回-1

5、connect函数

包含头文件<sys/socket.h> 

功能：建立一个连接至addr所指定的套接字 

原型：int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 

参数 

sockfd：未连接套接字 

addr：要连接的套接字地址 

addrlen：第二个参数addr长度 

返回值：成功返回0，失败返回-1

下图是基于TCP协议的客户端/服务器程序的一般流程，我们可以使用上述函数实现：

图2：