socket连接

iOS Socket连接

1 socket简介和网络协议

Socket是进程通讯的一种方式，即调用这个网络库的一些API函数实现分布在不同主机的相关进程之间的数据交换。

1.1 网络模型

OSI模型：应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层

eg：qq 应用层 表示层 会话层 发送文本信息hello

传输层 tcp/udp + hello

网络层 ip ＋ tcp／udp ＋ hello

数据链路层 mac地址 ＋ llc ＋ ip ＋ tcp／udp ＋ hello

物理层 比特流

简化模型：应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层

1.2 网络协议

1. HTTP协议 超文本传输协议 一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统 基于TCP／IP 协议

2）HTTPS协议 安全套接字层超文本传输协议

HTTP和HTTPS区分：

1.https协议需要到ca申请证书，一般免费证书很少，需要交费。

2.http是超文本传输协议，信息是明文传输，https 则是具有安全性的ssl加密传输协议。

3.http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。

4.http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。

3）TCP 传输控制协议

特点

1、建立连接，形成传输通道

2、在连接中进行数据传输（数据不收大小控制）

3、通过三次握手完成连接，可靠的协议。保证消息完全到达

4、必须建立连接，所以效率很低

4）UDP 用户数据协议

特点

1、将数据内容和源地址、目的地址全部封装成一个数据包，不需要建立连接。

2、每个数据包有大小限制，限制在64k之内。

3、无需要连接，因此是不可靠的传输。

4、速度快

TCP/IP是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输；而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。

Socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。

1.3 TCP连接 Socket连接

TCP连接：

TCP的三次握手：

SYN（synchronous），同步标志，ACK (Acknowledgement），即确认标志，seq应该是Sequence Number，序列号的意思，另外还有四次握手的fin，应该是final，表示结束标志。

第一次握手：客户端发送一个TCP的SYN标志位置1的包指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始序号X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。

第二次握手：服务器发回确认包(ACK)应答。即SYN标志位和ACK标志位均为1同时，将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的序列号加1以，即X+1。

第三次握手：客户端再次发送确认包(ACK) SYN标志位为0，ACK标志位为1。并且把服务器发来ACK的序号字段+1，放在确定字段中发送给对方.并且在数据段放写序列号的+1。

1）TCP连接和Socket连接的区分

socket层只是在TCP/UDP传输层上做的一个抽象接口层，因此一个socket连接可以基于连接，也有可能基于UDP。基于TCP协议的socket连接同样需要通过三次握手建立连接，是可靠的；基于UDP协议的socket连接不需要建立连接的过程，不过对方能不能收到都会发送过去，是不可靠的，大多数的即时通讯IM都是后者

2 基于TCP协议的 Socket连接

2.1 socket 通信

2.1.1 iOS网络编程层次：

Cocoa层：NSURL，NSStream，GameKit

Core Foundtion：基于C的CFNetWork 和 CFNetServices 其中CFNetWork 基于CFStream和CFSocket

OS层：基于C的BSD socket

2.1.2 socket 简介

Socket是进程通讯的一种方式，即调用这个网络库的一些API函数实现分布在不同主机的相关进程之间的数据交换。

2.2 BSD Socket

API函数：

创建套接字

Socket(af,type,protocol)
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建立地址和套接字的联系

bind(sockid, local addr, addrlen)
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服务器端侦听客户端的请求

listen( Sockid ,quenlen)
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建立服务器/客户端的连接 (面向连接TCP）

客户端请求连接 
Connect(sockid, destaddr, addrlen)

服务器端等待从编号为Sockid的Socket上接收客户连接请求 
newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)
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发送/接收数据

面向连接：
send(sockid, buff, bufflen) 
recv( )
面向无连接:
sendto(sockid,buff,…,addrlen) 
recvfrom( )
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释放套接字

close(sockid)
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TCP协议下的 Socket C/S 连接步骤

2.2.1 服务器工作流程

服务器调用 socket(...) 创建socket；

服务器blind(...) 将 socket 与特定主机地址与端口号绑定，成功绑定返回0，失败返回 -1。

服务器调用 listen(...) 设置缓冲区；

服务器通过 accept(...)接受客户端请求建立连接；

服务器与客户端建立连接之后，就可以通过 send(...)/receive(...)向客户端发送或从客户端接收数据；

服务器调用 close 关闭 socket；

2.2.2 客户端工作流程

客户端调用 socket(...) 创建socket；

客户端调用 connect(...) 向服务器发起连接请求以建立连接；

客户端与服务器建立连接之后，就可以通过 send(...)/receive(...)向客户端发送或从客户端接收数据；

客户端调用 close 关闭 socket；

1 ）demo C 客户端 使用BSD socket API 环境 IPV4 服务端 nc -lk 端口号 始终监听本地计算机此端口的数据

2.3 CFNetWork

对BSD socket 轻量级封装 结合run－loop

demo 处理 API

CFNetwork API

CFNetwork 接口是基于 C 的，下面的接口用于创建一对 socket stream，一个用于读取，一个用于写入：

void CFStreamCreatePairWithSocketToHost(CFAllocatorRef alloc, CFStringRef host, UInt32 port, CFReadStreamRef *readStream, CFWriteStreamRef *writeStream);
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该函数使用 host 以及 port，CFNetwork 会将该 host 转换为 IP 地址，并转换为网络字节顺序。如果我们只需要一个 socket stream，我们可以将另外一个设置为 NULL。还有另外两个“重载”的创建 socket sream的接口：CFStreamCreatePairWithSocket 和 CFStreamCreatePairWithPeerSocketSignature。

在使用这些 socket stream 之前，必须显式地调用其 open 函数：

Boolean CFReadStreamOpen(CFReadStreamRef stream);

Boolean CFWriteStreamOpen(CFWriteStreamRef stream);
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但与 socket 不同的是，这两个接口是异步的，当成功 open 之后，如果调用方设置了获取 kCFStreamEventOpenCompleted 事件的标志的话就会其调用回调函数。

而该回调函数及其参数设置是通过如下接口进行的：

Boolean CFReadStreamSetClient(CFReadStreamRef stream, CFOptionFlags streamEvents, CFReadStreamClientCallBack clientCB, CFStreamClientContext *clientContext);

Boolean CFWriteStreamSetClient(CFWriteStreamRef stream, CFOptionFlags streamEvents, CFWriteStreamClientCallBack clientCB, CFStreamClientContext *clientContext);
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该函数用于设置回调函数及相关参数。通过 streamEvents 标志来设置我们对哪些事件感兴趣；clientCB 是一个回调函数，当事件标志对应的事件发生时，该回调函数就会被调用；clientContext 是用于传递参数到回调函数中去。

当设置好回调函数之后，我们可以将 socket stream 当做事件源调度到 run-loop 中去，这样 run-loop 就能分发该 socket stream 的网络事件了。

void CFReadStreamScheduleWithRunLoop(CFReadStreamRef stream, CFRunLoopRef runLoop, CFStringRef runLoopMode);

void CFWriteStreamScheduleWithRunLoop(CFWriteStreamRef stream, CFRunLoopRef runLoop, CFStringRef runLoopMode);
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将 socket stream 从 run-loop 的事件源中移除。

void CFReadStreamUnscheduleFromRunLoop(CFReadStreamRef stream, CFRunLoopRef runLoop, CFStringRef runLoopMode);

void CFWriteStreamUnscheduleFromRunLoop(CFWriteStreamRef stream, CFRunLoopRef runLoop, CFStringRef runLoopMode);
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当我们将 socket stream 的网络事件调度到 run-loop 之后，我们就能在回调函数中相应各种事件，比如 kCFStreamEventHasBytesAvailable 读取数据：

Boolean CFReadStreamHasBytesAvailable(CFReadStreamRef stream);

CFIndex CFReadStreamRead(CFReadStreamRef stream, UInt8 *buffer, CFIndex bufferLength);
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或 kCFStreamEventCanAcceptBytes 写入数据：

Boolean CFWriteStreamCanAcceptBytes(CFWriteStreamRef stream);

CFIndex CFWriteStreamWrite(CFWriteStreamRef stream, const UInt8 *buffer, CFIndex bufferLength);
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最后，我们调用 close 方法关闭 socket stream：

void CFReadStreamClose(CFReadStreamRef stream);

void CFWriteStreamClose(CFWriteStreamRef stream);
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2.4 NSStream

1 使用ayscsocket搭建本地服务器

借助第三方Aysncsocket搭建本地服务器 demo。

终端 telnet IP地址 端口号

涉及的代理方法：

1）-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didAcceptNewSocket:(AsyncSocket *)newSocket

2）-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag

3）-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag

2 基于本地的socket连接 使用NSStream

NSStream 实体类 NSInputStream NSOutputStream

NSStream API 接口

• (void)open;
• (void)close;
• (id )delegate;
• (void)setDelegate:(id )delegate;
• (void)scheduleInRunLoop:(NSRunLoop *)aRunLoop forMode:(NSString *)mode;
• (void)removeFromRunLoop:(NSRunLoop *)aRunLoop forMode:(NSString *)mode;
• (NSStreamStatus)streamStatus;
• (NSError *)streamError;

NSInputStream 类有如下接口：

• (NSInteger)read:(uint8_t *)buffer maxLength:(NSUInteger)len; 从流中读取数据到 buffer 中，buffer 的长度不应少于 len，该接口返回实际读取的数据长度（该长度最大为 len）。

• (BOOL)getBuffer:(uint8_t **)buffer length:(NSUInteger *)len; 获取当前流中的数据以及大小，注意 buffer 只在下一个流操作之前有效。

• (BOOL)hasBytesAvailable; 检查流中是否还有数据。

NSOutputStream 类有如下接口：

• (NSInteger)write:(const uint8_t *)buffer maxLength:(NSUInteger)len; 将 buffer 中的数据写入流中，返回实际写入的字节数。

• (BOOL)hasSpaceAvailable; 检查流中是否还有可供写入的空间。

demo：

1）iOS NSStream不支持 NShost

https://developer.apple.com/library/ios/qa/qa1652/_index.html

NSStream类不支持连接到远程主机，使用CFStream支持。两者可以通过toll-free桥接来相互转换。使用CFStream时，我们可以调用CFStreamCreatePairWithSocketToHost函数并传递主机名和端口号，来获取一个CFReadStreamRef和一个CFWriteStreamRef来进行通信，然后我们可以将它们转换为NSInputStream和NSOutputStream对象来处理。

2）使用NSStreamDelegate 处理流事件

-(void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode