套接字、UDP通信、TCP通信、TCP\IP协议簇

一、套接字（socket）

1.英语单词socket：n.插座；穴；v.插入插座

2.套接字就是源IP地址和目的IP地址、源端口号和目的端口号的组合，是通过传输层进行通信的。IP指定电脑，端口指定某一具体APP。

3.套接字类型：

        流式：SOCK_STREAM，基于TCP；

        数据报式：SOCK_DGRAM，基于UDP；

        原始式：SOCK_RAW。

二、UDP通信实例

        #pragma comment(lib,"ws2_32.lib")//链接该库，也可在工程属性中手动设置，但是麻烦。
        /*发送消息按钮的代码（Qt控件），每次发送时都要建立套接字，发完再关闭，下次发时重新建立，这是应该不合理的，但是不这样好像也会出错，为了省事就先这样了。*/
        WORD wVersionRequested; //用来指定WinSock库版本
WSADATA wsaData; //指向WSADATA的指针，包含WinSock库版本的有关信息
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 ); //定义套接字的版本号，高低字节都是2
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );//创建套接字

//创建套接字失败处理，err=0则成功
if ( err != 0 )
{
textEditShow->append("发送失败！");
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) 
{
WSACleanup( );
textEditShow->append("发送失败！");
return ; 
}

SOCKET typeOfSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /*创建套接字类型，SOCK_DGRAM是UDP*/

SOCKADDR_IN addrInfo; //地址相关信息
addrInfo.sin_family = AF_INET; //选择地址族，2
addrInfo.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.0.11");//接受端的IP地址
addrInfo.sin_port = htons(5555);//接收端的端口号，与接收端的接收函数里指定的它自身的端口号一样。

QString textOfQString=textEditWrite->toPlainText(); //得到编辑框的文本
char* textOfChar=""; //发送的文本
QByteArray textOfByteArray=textOfQString.toLocal8Bit();
textOfChar=textOfByteArray.data();

sendto(typeOfSocket, textOfChar,strlen(textOfChar)+1, 0,(SOCKADDR*)&addrInfo,sizeof(SOCKADDR)); //往接收端发送消息

closesocket(typeOfSocket); //关闭套接字
WSACleanup(); /*对每一个WSAStartup函数的成功调用（即成功加载WinSock库）都要有一个WSACleanup来释放资源，终止使用WinSock库*/
/*此处为收消息，新建了一个线程，写的是死循环，专门收消息，也是每次都新建连接，跟发送一样，应该不太合理。*/
WORD wVersionRequested; //用来指定WinSock库版本
WSADATA wsaData; //指向WSADATA的指针，包含WinSock库版本的有关信息
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 ); //定义套接字的版本号，高低字节都是2
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData ); //创建套接字

//创建套接字失败处理，err=0则成功
if ( 0 != err )
{
WSACleanup( );
return;
}
if ( 2 != LOBYTE( wsaData.wVersion )  ||2 != HIBYTE( wsaData.wVersion )  ) 
{
WSACleanup( );
return ; 
}
SOCKET typeOfSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //创建套接字类型，UDP
//地址相关信息
SOCKADDR_IN addrInfo;
addrInfo.sin_family = AF_INET;
addrInfo.sin_port = htons(8888);             
addrInfo.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //IP

char textOfChar[100] = "";   //收到的文本
int iSizeOfChar = 0;
int iAddrLen = sizeof(addrInfo);

if(bind( typeOfSocket, (SOCKADDR FAR *)&addrInfo, sizeof(addrInfo))!=0)/*若绑定失败，结束循环不再接收*/
{
closesocket(typeOfSocket); //关闭套接字
WSACleanup();
break;
}

if(!((iSizeOfChar=recvfrom (typeOfSocket,textOfChar,100,0,(SOCKADDR FAR *)                                           &addrInfo,&iAddrLen))==SOCKET_ERROR)) //成功接收
{
textOfChar[iSizeOfChar] = '\0';         //字符串终止
gText=QString::fromLocal8Bit(textOfChar);
}

closesocket(typeOfSocket); //关闭套接字
WSACleanup();

三、TCP通信

1.TCP通信编程 步骤如下：

服务器端先建立套接字（把上述UDP编程中建立套接字的SOCK_DGRAM换成SOCK_STREAM），然后绑定（bind）并监听（listen），然后用 accept（）等待客户端连接；
然后客户端建立套接字，连接（connect）服务器，连接上后使用 send()和 recv（），在套接字上写读数据，直至数据交换完毕， closesocket()关闭套接字。
再然后服务器端有客户端连接，建立一个新的套接字，自身重新开始等待连接。该新产生的套接字使用 send()和 recv（）写读数据，直至数据交换完毕， closesocket()关闭套接字；

四、TCP、UDP、TCP\IP协议簇区别

1.TCP/IP协议是一个协议簇，里面包括很多协议。之所以命名为TCP/IP协议，因为TCP,IP协议是两个很重要的协议，所以就用他两命名了。

TCP/IP协议集包括应用层，传输层，网络层，网络访问层。
应用层包括:
    超文本传输协议(HTTP):万维网的基本协议；
    文件传输(TFTP简单文件传输协议)；
    远程登录(Telnet),提供远程访问其它主机功能,它允许用户登录internet主机,并在这台主机上执行命令；  
    网络管理(SNMP简单网络管理协议),该协议提供了监控网络设备的方法,以及配置管理,统计信息收集,性能管理及安全管理等；
    域名系统(DNS),该系统用于在internet中将域名及其公共广播的网络节点转换成IP地址；
网络层包括:    
    Internet协议(IP) ；
    Internet控制信息协议(ICMP)；
    地址解析协议(ARP)；    
    反向地址解析协议(RARP)；  
网络访问层:

    网络访问层又称作主机到网络层(host-to-network).网络访问层的功能包括IP地址与物理地址硬件的映射,以及将IP封装成帧.基于不同硬件类型的网络接口,网络访问层定义了和物理介质的连接.
以上介绍并不完善。

2.TCP协议（Transmission Control Protocol，传输控制协议）：是面向连接的，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接，先建立连接再说收发消息的事。

一个TCP连接必须要经过三次“握手”才能建立起来，其中的过程非常复杂，简单说：主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

（文章部分转载http://zhangjiangxing-gmail-com.iteye.com）
TCP三次握手过程：
1 主机A通过向主机B 发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机B ,向主机B 请求建立连接,通过这个数据段,主机A告诉主机B 两件事:我想要和你通信;你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我.
2 主机B 收到主机A的请求后,用一个带有确认应答(ACK)和同步序列号(SYN)标志位的数据段响应主机A,也告诉主机A两件事:我已经收到你的请求了,你可以传输数据了;你要用哪佧序列号作为起始数据段来回应我
3 主机A收到这个数据段后,再发送一个确认应答,确认已收到主机B 的数据段:"我已收到回复,我现在要开始传输实际数据了。”这样3次握手就完成了,主机A和主机B 就可以传输数据了.
TCP建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行4次，具体就不说了。

3.UDP协议（User Data Protocol，用户数据报协议）：

（1） UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上，发出去收不收得到就不管了。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。
（2） 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。
（3） UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
（4） 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。
（5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。
（6）UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。
我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。

4.小结TCP与UDP的区别：
a.基于连接与无连接，有连接1对1，无连接1对多，面向连接和面向报文；
b.对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）；
c.TCP保证数据正确性,可靠；UDP可能丢包，不可靠；TCP保证数据顺序，UDP不保证。