淺談TCP socket

Socket，用來實現應用的通信，是應用非常廣的一個api，今天就來揭開它的神秘面紗。

客戶端

1. 引入頭文件

   #include <winsock2.h>
   

2. 初始化socket的DLL

   WSADATA wsaData;
   WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData
   

3. 創建套接字

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

• domain 是協議域，包括

  • AF_INET 對應 ipv4
  • AF_INET6 對應 ipv6

• type 是連接類型

  - SOCK_STREAM，提供面向連接的穩定數據傳輸，即TCP協議。
  - SOCK_DGRAM，提供的是數據報(datagram)，使用UDP協議。
  - protocol，一般設為0，內核會自動匹配。
  

4. 存儲服務器信息

   客戶端要去連接服務器，所以應該存儲服務器的IP地址和端口號。

   這邊已經在 netinet/in.h 幫我們實現了一個結構體 struct sockaddr_in 來存儲服務器信息。作為函數參數時強制轉換為sockaddr。

   struct sockaddr_in {
       short   sin_family;   // 必須為AF_INET,因為是IPv4;
       unsigned short   sin_port;    // 存儲port No
       struct in_addr   sin_addr;    //存儲IP地址
       char             sin_zero[8];  
   };
   

   網絡的字節順序為大端法，我們要想正確通信，就必須統一格式。

   那么什么是大小端呢？

   大端是高位字節存在低地址中，小端是低位字節存在低地址中。

   

   因此如果本地端口格式是小端要轉為大端。

   htons(PORT)就是將本機的字節序轉化為網絡的字節序。

5. 連接服務器

   int connect(SOCKET sockfd, const struct sockaddr *serv_addr,socklen_t addrlen)
   

• SOCKET sockfd，本地的socket
• const struct sockaddr *serv_addr， 將SOCKADDR_IN的對象轉為 sockaddr 指針
• socklen_t address_len 就是sockaddr的大小

6. 收發消息

   ssize_t send(SOCKET sockfd, const void *buf, size_t len, int flags)
       
   ssize_t recv(SOCKET sockfd, void *buf, size_t len, int flags)
   
   

   • SOCKET sockfd，本地的socket描述字
   • const void *buf，字符串指針，數據緩沖區
   • size_t len，接受的長度
   • int flags，通常從設為0

7. 斷開

   int PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);
   

   關閉套接字

服務器

1. 創建服務器套接字

2. 存儲服務器信息

3. bind綁定

   將服務器套接字與服務器信息綁定在一起

   int bind(SOCKET socket, const struct sockaddr* address, socklen_t address_len);
   

   • SOCKET socket，服務器本地的socket
   • const struct sockaddr *address， 將SOCKADDR_IN的對象轉為 sockaddr 指針
   • socklen_t address_len 就是sockaddr的大小

4. 監聽

   int listen(SOCKET sockfd, int backlog)
   

   listen()函數可以讓套接字進入被動監聽狀態

   sockfd為需要進入監聽狀態的套接字，backlog 為請求隊列的最大長度。

   所謂被動監聽，是指當沒有客戶端請求時，套接字就會處於睡眠狀態，只有當接收到客戶端請求時，套接字才會被喚醒來響應請求。

5. accept

   用accept來接受客戶端的請求，這時候會產生一個新的套接字，記重點，新的，之后的通信全部用這個新的套接字，原來的套接字還在監聽客戶端的請求。

   int accept(SOCKET sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen)
   
   

   • SOCKET sockfd，服務器本地的socket
   • struct sockaddr *addr，用於存儲客戶端的IP和端口號等
   • socklen_t address_len，描述addr的大小

   注意這邊的accept是會阻塞的，那么什么是阻塞，就是如果沒有接收到，那么我就會一直等在這邊，比如我們剛學c語言的scanf函數的時候，它就會阻塞到那里等待用戶輸入。

   包括send和recv也是會阻塞的。

6. 新套接字用來收發信息

7. 關閉套接字

參考資料：

1.簡單的聊天室實現（上）：通信-SOCKET

2. TCP Socket Programming 學習筆記

3. 使用listen()和accept()函數