Linux学习——Linux下网络编程笔记（一）

网络中进程之间如何通信

网间进程通信要解决的是不同主机进程间的相互通信问题（可把同机进程通信看作是其中的特例）。为此，首先要解决的是网间进程标识问题。同一主机上，不同进程可用进程号（process ID）唯一标识。但在网络环境下，各主机独立分配的进程号不能唯一标识该进程。 其次，操作系统支持的网络协议众多，不同协议的工作方式不同，地址格式也不同。因此，网间进程通信还要解决多重协议的识别问题。

而TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

什么是TCP/IP、UDP

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制协议/网间协议，是一个工业标准的协议集，它是为广域网（WANs）设计的。

TCP/IP协议存在于OS中，网络服务通过OS提供，在OS中增加支持TCP/IP的系统调用——Berkeley套接字，如Socket，Connect，Send，Recv等

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。这种协议并不能保证我们的网络程序的连接是可靠的,所以我们现在编写的程序一般是采用TCP协议的.

3.何为 socket套接字?

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open–> 读写write/read–> 关闭close”模式来操作。Socket就是该模式的一个实现， socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）.

说白了Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

基本的SOCKET接口函数常用实例:

（1）建立Socket

/* 网络编程 */

/* 1.建立socket函数  */

/* 常用实例: */

int sockfd;

//AF_INET:IPV4  SOCK_STREAM:TCP
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(-1 == sockfd)
{
perror("socket");
exit(1);
}

（2）绑定地址

/* 绑定地址:bind()
bind()用来设置给sockfd的Socket的一个名称,
此名称由参数my_addr指向一个sockaddr结构
*/

//常用实例:

struct sockaddr_in my_addr;  //定义结构体变量

memset(&my_addr,0,sizeof(struct sockaddr));  //将结构体清空

my_addr.sin_family = AF_INET;  // 表示采用IPV4网络协议
my_addr.sin_port = htons(8888);  //表示端口号为8888
my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.101");  //将IP地址字符串转换成二进制数字

int ret;

ret = bind(sockfd,(struct aockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr));
if(-1 == ret)
{
perror("bind");
close(sockfd);
exit(1);
}

/*注:
1.通过将my_addr.sin_port置为0,函数会自动选择一个未被占用的端口来使用
2.将my_addr.sin_addr.s_addr 设置为INADDR_ANY,系统会自动填入本机ip地址 */

（3）监听

/* 监听:listen() */

//常用实例:

int ret;

ret = listen(sockfd,10);   //同时能处理10个连接要求
if(-1 == ret)
{
perror("listen");
close(sockfd);
exit(1);
}

（4）接收请求

/* 接收请求:accept()
例如:客户请求来连接服务器,服务器会先做一些绑定和监听
的操作.之后,如果允许连接,则会调用accept函数产生一个新
的套接字,然后,用这个新的套接字跟客户进行收发数据.
即,服务器和一个客户端连接成功,会产生2个套接字.
*/

struct sockaddr_in client_addr;

memset(&client_addr,0,sizeof(struct sockaddr));

int addrlen = sizeof(struct sockaddr);
int new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&client_addr,&addrlen);
if(-1 == new_fd)
{
perror("accept");
close(sockfd);
exit(1);
}

printf("%s %d success connect !\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),ntohs(client_addr.sin_port));

（5）连接服务器

/* 连接服务器:
int connect(int sockfd,struct sockaddr* serv_addr,int addrlen);

connect()用来将参数sockfd的Socket连接到参数ser_addr指定的网络地址
*/

struct sockaddr_in serv_addr;  //请求来连接服务器

memset(&serv_addr,0,sizeof(struct sockaddr));

serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(8888);  //服务器的端口
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.101"); //服务器的ip

int ret;
ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(struct sockaddr));
if(-1 == ret)
{
perror("connect");
close(sockfd);
exit(1);
}

（6）发送数据

/* 发送数据

int send(int sockfd, void *msg,int len,unsigned int flags);

send()用来将数据由指定的Socket传给对方主机;
sockfd为已经连接好的Socket;
msg为欲连线的数据内容;len为数据长度
*/

int ret;

ret = send(new_fd,"hello",6,0);
if(-1 == ret)
{
perror("send");
close(sockfd);
close(new_fd);
exit(1);
}

（7）接收数据

/* 接收数据 */

//常用实例:

char buf[1024] = {0};
int ret;

ret = recv(new_fd,buf,sizefo(buf),0);
if(-1 == ret)
{
perror("recv");
close(sockfd);
close(new_fd);
exit(1);
}

puts(buf);

5．为什么在Socket中TCP建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后，它可以把ACK和SYN（ACK起应答作用，而SYN起同步作用）放在一个报文里来发送。但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

6．在TCP连接的终止（四次握手释放）时为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态？

这是因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的4个报文也都协调和发送完毕，按理可以直接回到CLOSED状态（就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样）；但是因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到，因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文，而重发FIN报文，所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。