网络编程学习笔记一文档格式.docx
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5.35readwrite等函数
6.36close函数
4.socket中TCP的三次握手建立连接详解
5.socket中TCP的四次握手释放连接详解
6.一个例子实践一下
7.动动手
1.unixdomainsocket使用udp发送128K的消息会报ENOBUFS的错误一个实际socket编程中遇到的问题希望对你有帮助
“一切皆Socket!
”
话虽些许夸张,但是事实也是,现在的网络编程几乎都是用的socket。
——有感于实际编程和开源项目研究。
我们深谙信息交流的价值,那网络中进程之间如何通信,如我们每天打开浏览器浏览网页时,浏览器的进程怎么与web服务器通信的?
当你用QQ聊天时,QQ进程怎么与服务器或你好友所在的QQ进程通信?
这些都得靠socket?
那什么是socket?
socket的类型有哪些?
还有socket的基本函数,这些都是本文想介绍的。
本文的主要内容如下:
∙1、网络中进程之间如何通信?
∙2、Socket是什么?
∙3、socket的基本操作
o3.1、socket()函数
o3.2、bind()函数
o3.3、listen()、connect()函数
o3.4、accept()函数
o3.5、read()、write()函数等
o3.6、close()函数
∙4、socket中TCP的三次握手建立连接详解
∙5、socket中TCP的四次握手释放连接详解
∙6、一个例子(实践一下)
∙7、留下一个问题,欢迎大家回帖回答!
!
1、网络中进程之间如何通信?
本地的进程间通信(IPC)有很多种方式,但可以总结为下面4类:
∙消息传递(管道、FIFO、消息队列)
∙同步(互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量)
∙共享内存(匿名的和具名的)
∙远程过程调用(Solaris门和SunRPC)
但这些都不是本文的主题!
我们要讨论的是网络中进程之间如何通信?
首要解决的问题是如何唯一标识一个进程,否则通信无从谈起!
在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程,但是在网络中这是行不通的。
其实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。
使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口:
UNIX
BSD的套接字(socket)和UNIXSystemV的TLI(已经被淘汰),来实现网络进程之间的通信。
就目前而言,几乎所有的应用程序都是采用socket,而现在又是网络时代,网络中进程通信是无处不在,这就是我为什么说“一切皆socket”。
2、什么是Socket?
上面我们已经知道网络中的进程是通过socket来通信的,那什么是socket呢?
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。
我的理解就是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),这些函数我们在后面进行介绍。
socket一词的起源
在组网领域的首次使用是在1970年2月12日发布的文献IETFRFC33中发现的,撰写者为StephenCarr、SteveCrocker和VintCerf。
根据美国计算机历史博物馆的记载,Croker写道:
“命名空间的元素都可称为套接字接口。
一个套接字接口构成一个连接的一端,而一个连接可完全由一对套接字接口规定。
”计算机历史博物馆补充道:
“这比BSD的套接字接口定义早了大约12年。
3、socket的基本操作
既然socket是“open—write/read—close”模式的一种实现,那么socket就提供了这些操作对应的函数接口。
下面以TCP为例,介绍几个基本的socket接口函数。
3.1、socket()函数
intsocket(intdomain,inttype,intprotocol);
socket函数对应于普通文件的打开操作。
普通文件的打开操作返回一个文件描述字,而socket()用于创建一个socket描述符(socketdescriptor),它唯一标识一个socket。
这个socket描述字跟文件描述字一样,后续的操作都有用到它,把它作为参数,通过它来进行一些读写操作。
正如可以给fopen的传入不同参数值,以打开不同的文件。
创建socket的时候,也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符,socket函数的三个参数分别为:
∙domain:
即协议域,又称为协议族(family)。
常用的协议族有,AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL(或称AF_UNIX,Unix域socket)、AF_ROUTE等等。
协议族决定了socket的地址类型,在通信中必须采用对应的地址,如AF_INET决定了要用ipv4地址(32位的)与端口号(16位的)的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
∙type:
指定socket类型。
常用的socket类型有,SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等(socket的类型有哪些?
)。
∙protocol:
故名思意,就是指定协议。
常用的协议有,IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等,它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议(这个协议我将会单独开篇讨论!
注意:
并不是上面的type和protocol可以随意组合的,如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。
当protocol为0时,会自动选择type类型对应的默认协议。
当我们调用socket创建一个socket时,返回的socket描述字它存在于协议族(addressfamily,AF_XXX)空间中,但没有一个具体的地址。
如果想要给它赋值一个地址,就必须调用bind()函数,否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。
3.2、bind()函数
正如上面所说bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。
例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。
intbind(intsockfd,conststructsockaddr*addr,socklen_taddrlen);
函数的三个参数分别为:
∙sockfd:
即socket描述字,它是通过socket()函数创建了,唯一标识一个socket。
bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
∙addr:
一个const
struct
sockaddr*指针,指向要绑定给sockfd的协议地址。
这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同,如ipv4对应的是:
∙structsockaddr_in{
∙sa_family_tsin_family;
/*addressfamily:
AF_INET*/
∙in_port_tsin_port;
/*portinnetworkbyteorder*/
∙structin_addrsin_addr;
/*internetaddress*/
∙};
∙
∙/*Internetaddress.*/
∙structin_addr{
∙uint32_ts_addr;
/*addressinnetworkbyteorder*/
};
ipv6对应的是:
structsockaddr_in6{
sa_family_tsin6_family;
/*AF_INET6*/
in_port_tsin6_port;
/*portnumber*/
uint32_tsin6_flowinfo;
/*IPv6flowinformation*/
structin6_addrsin6_addr;
/*IPv6address*/
uint32_tsin6_scope_id;
/*ScopeID(newin2.4)*/
structin6_addr{
unsignedchars6_addr[16];
Unix域对应的是:
#defineUNIX_PATH_MAX108
structsockaddr_un{
sa_family_tsun_family;
/*AF_UNIX*/
charsun_path[UNIX_PATH_MAX];
/*pathname*/
∙addrlen:
对应的是地址的长度。
通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址(如ip地址+端口号),用于提供服务,客户就可以通过它来接连服务器;
而客户端就不用指定,有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。
这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind(),而客户端就不会调用,而是在connect()时由系统随机生成一个。
网络字节序与主机字节序
主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式:
不同的CPU有不同的字节序类型,这些字节序是指整数在内存中保存的顺序,这个叫做主机序。
引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下:
a)Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端,高位字节排放在内存的高地址端。
b)Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端,低位字节排放在内存的高地址端。
网络字节序:
4个字节的32bit值以下面的次序传输:
首先是0~7bit,其次8~15bit,然后16~23bit,最后是24~31bit。
这种传输次序称作大端字节序。
由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序,因此它又称作网络字节序。
字节序,顾名思义字节的顺序,就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序,一个字节的数据没有顺序的问题了。
所以:
在将一个地址绑定到socket的时候,请先将主机字节序转换成为网络字节序,而不要假定主机字节序跟网络字节序一样使用的是Big-Endian。
由于这个问题曾引发过血案!
公司项目代码中由于存在这个问题,导致了很多莫名其妙的问题,所以请谨记对主机字节序不要做任何假定,务必将其转化为网络字节序再赋给socket。
3.3、listen()、connect()函数
如果作为一个服务器,在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket,如果客户端这时调用connect()发出连接请求,服务器端就会接收到这个请求。
intlisten(in