10.2網絡基礎編程

10.2.1socket概述

1．socket定義

在Linux中的網絡編程是通過socket接口來進行的。人們常說的socket是一種特殊的I/O接口，它也是一種文件描述符。socket是一種常用的進程之間通信機制，通過它不僅能實現本地機器上的進程之間的通信，而且通過網絡能夠在不同機器上的進程之間進行通信。

每一個socket都用一個半相關描述{協議、本地地址、本地端口}來表示；一個完整的套接字則用一個相關描述{協議、本地地址、本地端口、遠程地址、遠程端口}來表示。socket也有一個類似于打開文件的函數調用，該函數返回一個整型的socket描述符，隨后的連接建立、數據傳輸等操作都是通過socket來實現的。

2．socket類型

常見的socket有3種類型如下。

（1）流式socket（SOCK_STREAM）。

流式套接字提供可靠的、面向連接的通信流；它使用TCP協議，從而保證了數據傳輸的正確性和順序性。

（2）數據報socket（SOCK_DGRAM）。

數據報套接字定義了一種無連接的服務，數據通過相互獨立的報文進行傳輸，是無序的，并且不保證是可靠、無差錯的。它使用數據報協議UDP。

（3）原始socket。

原始套接字允許對底層協議如IP或ICMP進行直接訪問，它功能強大但使用較為不便，主要用于一些協議的開發。

10.2.2地址及順序處理

1．地址結構相關處理

（1）數據結構介紹。

下面首先介紹兩個重要的數據類型：sockaddr和sockaddr_in，這兩個結構類型都是用來保存socket信息的，如下所示：

structsockaddr

{

unsignedshortsa_family;/*地址族*/

charsa_data[14];/*14字節的協議地址，包含該socket的IP地址和端口號。*/

};

structsockaddr_in

{

shortintsa_family;/*地址族*/

unsignedshortintsin_port;/*端口號*/

structin_addrsin_addr;/*IP地址*/

unsignedcharsin_zero[8];/*填充0以保持與structsockaddr同樣大小*/

};

這兩個數據類型是等效的，可以相互轉化，通常sockaddr_in數據類型使用更為方便。在建立socketadd或sockaddr_in后，就可以對該socket進行適當的操作了。

（2）結構字段。

表10.1列出了該結構sa_family字段可選的常見值。

表10.1

sockaddr_in其他字段的含義非常清楚，具體的設置涉及其他函數，在后面會有詳細的講解。

2．數據存儲優先順序

（1）函數說明。

計算機數據存儲有兩種字節優先順序：高位字節優先（稱為大端模式）和低位字節優先（稱為小端模式，PC機通常采用小端模式）。Internet上數據以高位字節優先順序在網絡上傳輸，因此在有些情況下，需要對這兩個字節存儲優先順序進行相互轉化。這里用到了4個函數：htons()、ntohs()、htonl()和ntohl()。這4個地址分別實現網絡字節序和主機字節序的轉化，這里的h代表host，n代表network，s代表short，l代表long。通常16位的IP端口號用s代表，而IP地址用l來代表。

（2）函數格式說明。

表10.2列出了這4個函數的語法格式。

表10.2 htons等函數語法要點

3．地址格式轉化

（1）函數說明。

通常用戶在表達地址時采用的是點分十進制表示的數值（或者是以冒號分開的十進制IPv6地址），而在通常使用的socket編程中所使用的則是二進制值，這就需要將這兩個數值進行轉換。這里在IPv4中用到的函數有inet_aton()、inet_addr()和inet_ntoa()，而IPv4和IPv6兼容的函數有inet_pton()和inet_ntop()。由于IPv6是下一代互聯網的標準協議，因此，本書講解的函數都能夠同時兼容IPv4和IPv6，但在具體舉例時仍以IPv4為例。

這里inet_pton()函數是將點分十進制地址映射為二進制地址，而inet_ntop()是將二進制地址映射為點分十進制地址。

（2）函數格式。

表10.3列出了inet_pton函數的語法要點。

表10.3 inet_pton函數語法要點