2018.7.31 思考，总结，要完全掌控socket网络编程

最新推荐文章于 2023-02-27 20:54:06 发布

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分类专栏： C++ socket 文章标签： socket

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本文详细介绍了TCP/IP网络通信的基本概念，包括IP地址的作用及格式、网络通信协议的基础知识、TCP/IP模型的四层结构、套接字的概念及其在TCP和UDP通信中的使用方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1、

IP网络中每台主机都有一个唯一的IP地址

IP地址是一个逻辑地址

因特网上的IP地址具有全球唯一性

32位，4个字节，常用点分十进制的格式表示，例如：192.168.0.16

2、

为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定（=语义+语法+规则）

不同层具有各自不同的协议

3、

应用层：超文本传输协议http（上网打开网页）

传输层：传输控制协议TCP（三次握手）---面向连接的可靠的传输协议，用户数据报协议UDP--无连接的不可靠的传输协议，实时性较高UDP（视频会议视频点播，丢失少量数据，不怎么影响看视频）

4、

封装就是在数据前面加上特定的协议头部

5、TCP/IP模型包括4个层次

应用层。

传输层：提供进程（应用程序）通信的能力
网络层，

网络接口层

套接字存在于通信区域中。通信区域也叫作地址族，网际域（AF_INET）

网络字节顺序：

int WSAStartup( WORD wversionRequested , LPWSADATA lpWSAData );

作用：1.加载套接字库，2.进行套接字库的版本协商，确定使用哪一个版本的套接字库

wversionRequested; //用于指定准备加载的winsock库的版本，高位字节指定winsock的副版本，低字节则是主版本，可用=MAKEWORD(x,y)获得wVersionRequested的正确值（其中x是低字节，y是高字节）

lpWSAData; //指向WSADATA结构的指针，WSAStartup用其加载的库版本有关信息填在这个结构中

SOCKET socket(int af, int type, int protocol);

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（socket descriptor），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：

af：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（address family，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。

int bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR*name, int addrlen);

第一个参数 s 指定要绑定的套接字

第二个参数指定了该套接字的本地地址信息，是指向sockaddr结构的指针变量，由于该地址结构是为所有地址家族准备的，这个结构可能随使用的网络协议不同而不同

第三个参数指定该地址结构的长度

struct sockaddr

{

u_short sa_family ;

char sa_data[14];

};

sa_family 指定该地址家族，在TCP里必须设定为AF_INET。

sa_data仅仅表示要求一块内存分配区，起到占位作用，该区域中指定与协议相关的具体地址信息。由于实际要求的只是内存区，所有对于不同的协议家族，用不同的结构来替换sockaddr。除了sa_famliy外，sockaddr是按照网络字节顺序表示的。在TCP/IP中，我们可以用sockaddr_in结构替换sockaddr，以方便我们填写地址信息

struct sockaddr_in

{

short sin_family; //sin_family表示地址族，对于IP地址，一般都是AF_INET。

unsigned short sin_port; //sin_port指定将要分配给套接字的端口（1024以上）

struct in_addr sin_addr; //sin_addr套接字的主机IP地址（指定为INADDR_ANY）

char sin_zero[8]; //不使用

};

将套接字的主机IP地址指定为 INADDR_ANY，允许套接字向任何分配给本地机器的IP地址发送或接收数据，多数情况下，每个机器只有一个IP地址，但有的机器可能有多个网卡，每个网卡都可以有自己的IP地址，用INADDR_ANY可以简化应用程序的编写。将地址指定为INADDR_ANY，允许一个独立应用接受发自多个接口的回应

要把主机IP地址INADDR_ANY转化为网络字节序可以用htonl（）函数，可这么写：htonl（INADDR_ANY）;

要把端口号（1024以上才行）转化为网络字节序可以用htons（）函数，可这么写：htons（6000）;

accept()函数

TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调用accept()函数取接收请求，这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了，即类同于普通文件的读写I/O操作。

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

第一个参数为服务器的socket描述字，

第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于接受客户端的协议地址，

第三个参数为协议地址的长度。

如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与返回客户的TCP连接。

注意：accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字；而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。