socket原理与编程基础

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Socket原理与编程基础作者：carter时间:2011-1卜2222:52:24.0一、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APT函数实现分布在不M主机的相关进程之间的数据交换。几个定义：（1）IP地址：即依照TCP/IP协议分配给本地主机的网络地址，两个进程要通讯，任一进程首先耍知道通讯对方的位置，即对方（2）端LJ号：用来辨别本地通讯进程，一个本地的进程在通讯时均会占用一个端LJ号，不同的进程端LJ号不同，因此在通讯前4（3）连接：指W个进程间的通讯链路。（4）半相关：网络中用一个三元组可以在全局唯一标志一个进程：（协议，木地地址，木地端口号）这样一个三元组，叫做一个半相关，它指定连接的每半部分。U）全相关：一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成，并且只能使用同-•种商层协议。也就是说，不可能通信的一端用T需要一个五元组来标识：（协议，本地地址，本地端口号，远地地址，远地端口号）这样一个五元组，叫做一个相关（association），即两个协议相同的半相关方能组合成一个合适的相关，或完全指定组成一连朽二、客户/服务器模式在TCP/IP网络应用中，通信的W个进程间相互作用的主要模式是容户/服务器（Client/Server，C/S）模式，即容户向服务器发户/服务器校式的建立®于以下两点：（1）首先，建立网络的起因足网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等，需耍共亨，从而造就拥有众多资源的主机提供服务，（2）其次，M间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间既不存在父子关系，又不共享lAl存缓冲区，因此需耍一种机制为希望就是基于客户/服务器模式的TCP/IP。服务器端：其过程是首先服务器方要先冶动，并根据请求提供相应服务：（1）打开一通信通道并告知木地主机，它愿意在某一公认地址上的某端口（如FTP的端口可能为21）接收客户请求；（2）等待客户请求到达该端门；（3）接收到客户端的服务治求时，处理该治求并发送应答信号。接收到并发服务治求，要激活一新进程来处理这个客户治求（女I并不需要对其它诸求作出应答。服务完成后，关闭此新进程与容户的通信链路，并终止。（4）返回第（2）步，等待另一客户请求。（5）关闭服务器客户端：（1）打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端Lb（2）向服务器发服务请求报文，等待并接收应答：继续提出请求 （3）请求结束后关闭通信通道并终止。从上面所描述过程町知: (1)客户与服务器进程的作用是非对称的，因此代码不同。(2)服务器进程一般是先启动的。只要系统运行，该服务进程一直存在，直到正常或强迫终止。介绍完基础知识，下Uf就介绍一些API函数：创建套接字——socket()应用程序在使用套接字前，首先必须拥有一个套接字，系统调用socket()向应用程序提供创建套接字的乎段，艽调用格式如下：SOCKETPASCALFARsocket(intaf,inttype,intprotocol):该调用要接收三个参数：af、type、protocol。参数af指定通信发生的区域:AFJJNIX、AF_INET、AF_NS等，而DOS、WINDOWS«|族相同。参数type描述要建立的套接字的类型。这里分三种：(1)一是TCP流式套接字(SOCKSTREAM)提供了一个而向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无ifi复地发送，且按发送顺.字节流，无长度限制。文件传送协议(FTP)即使用流式套接字。(2)二是数据报式套接字(SOCK_DGRAM)提供丫一个无连接服务。数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证，数据可能丢失自据报式套接字。(3)三是原始式套接字(SOCKRAW)该接口允许对较低层协议，如IP、ICMP直接访问。常用于检验新的I办议实现或访问现有服务参数protocol说明该套接字使用的特定协议，如果调用者不希望特别指定使用的协议，则置为0,使用默认的连接模式。根据这时返回一个整型袞接字号。因此，socket()系统调川实际上指定丫相关五元组中的“协议”这一元。指定本地地址bind()当一个套接字用socket()创建后，存在一个名字空间(地址族)，但它没有被命名。bind()将套接字地址(包括本地主机地址和本予套接字，以指定本地半相关。其调用格式如下：intPASCALI;ARbind(SOCKETs,conststructsockaddrI;AR*name,intnamelen):参数s是由socketO调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)。参数name是赋给套接字s的本地地址(名字)，其name的长度。如果没有错误发生，bind()返回0。否则返回SOCKET_ERROR。建立套接字连接connect()与accept()这两个系统调用用于完成一个完整相关的建立，其中connect()用于建立连接。accept()用于使服务器等待来ft某客户进程的实［5connect()的调用格式如下：intPASCALI;ARconnect(SOCKETs,conststructsockaddrI;AR*name,intnamelen); 参数S是欲建立连接的本地套接字描述符。参数name指出说明对方套接字地址结构的指针。对方套接字地址长度由name1cm说呼如果没有错误发生，connectO返回0。否则返回值SOCKETERROR。在而向连接的协议中，该调用导致本地系统和外部系统之间妇由于地址族总被包含在套接字地址结构的前两个字节中，并通过socket()调用与某个协议族相关。因此bind()和connect()无须accept()的调用格式;如下：SOCKETPASCALFARaccept(SOCKETs,structsockaddrFAR*addr,intFAR*addrlen):参数3为本地套接字描述符，在用做acceptO调用的参数前应该先调用过listcmO。addr指向客户方套接字地址结构的指针，,吋建立的地址族决定。addrlen为容户方套接字地址的长度(字节数)。如果没有错误发生，accept()返回一个SOCKET类型的值，表:accept0川于面向连接服务器。参数addr和addrlen存放客户方的地址信息。调川前，参数addr指向一个初始值为空的地址结等待从编号为s的套接字上接受客户连接请求，而连接请求是由客户方的connectO调用发出的。当冇连接诺求到达时，accept()放入addr和addrlen,井创建一个与S有相同特性的新套接字号。新的套接字可用于处理服务器并发访求。四个套接字系统调用，socket()、bind。、connect()、accept0，可以完成一个完全五元相关的建立。socket()指定五元组中fit无关。bindO指定五元组中的木地二元，即木地主机地址和端口号，其川法与足否面向连接有关：在服务器方，无论足否面向连接，.而通过connect0U动完成。若采用无连接，客户方必须使用bind()以获得一个唯一的地址。监听连接listen()此调用用于而向连接服务器，表明它愿意接收连接。listenO需在accept()之前调用，其调用格式如下：intPASCALRRlisten(SOCKETs,intbacklog):参数5标识一个本地已建立、尚未连接的套接字号，服务器愿意从它上而接收请求。backlog表示诸求连接队列的最大松度，用5错误发生,listenO返回0。否则它返回SOCKETERROR。listenO在执行调用过程屮可为没冇调用过bind()的套接字s完成所必须的连接，并建立长度为backlog的请求连接队列。调用listenO是服务器接收一个连接请求的四个步骤中的第三步。它在调用socket()分配一个流套接字，且调用bind()给s赋5数据传输send()与recv()当一个连接建立以后，就可以传输数据丫。常用的系统调用冇sendO和recvO。send()调用用于s指定的已连接的数据报或流套接字上发送输出数据，格式如下： intPASCALFARsend(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags);参数3为□连接的木地袞接字描述符。buf指向存有发送数据的缓冲区的指针，其长度由len指定。flags指定传输控制方式，总共发送的字节数。否则它返回SOCKET_ERROR„recv()调用用于s指定的已连接的数据报或流套接字上接收输入数据，格式如下：intPASCALFARrecv(SOCKETs,charFAR*buf,intlen,intflags);参数S为己连接的套接字描述符。buf指向接收输入数据缓冲区的指针，其长度由len指定。flags指定传输控制方式，如是否收的字节数。如果连接被关闭，返回0。否则它返回SOCKET_ERROR„输入/输出多路复用一select()select0调川川來检测一个或多个袞接字的状态。对每一个恋接字來说，这个调用可以请求读、写或错误状态人面的信息。请求经此结构被史新，以反映那些满足特定条件的套接字的子粜，同时，selectO调用返回满足条件的套接字的数目，其调用格式如1intPASCALFARselect(intnfds,fdsetFAR*readfds,fdsetFAR*writefds,fdsetFAR*exceptfds,conststruc参数nfds指明被检齊的窃接字描述符的值域，此变量一般被忽略。参数readfds指向要做读检测的套接字描述符集合的指针，调用荞希望从屮读取数据。参数writefds指向要做写检测的套接字右字描述符集合的指针。timeout指向select()函数等待的最大吋闾，如果设为NULL则为阻塞操作。select()返回包含在f'dset:误则返回SOCKETERROR。关闭套接字closesocket()closesocket()关闭套接字s，并释放分配给该囊接字的资源；如果s涉及一个打开的TCP连接，则该连接被释放。closesocket(BOOLPASCALFARclosesocket(SOCKETs);参数s待关闭的套接字描述符。如果没冇错误发生，closesocketO返回0。否则返回值SOCKKT_ERROR。以上就是SOCKETAPI•-•些常用的API函数，下而是一段代码：//客户端代码：^include^include^pragmacomment(lib,〃ws2_32.lib〃)intmain() {interr;WORDvcrsionRcquircd;WSADATAwsaData;versionRequired=MAKEWORD(l,1):err-WSAStartup(versionRequired,&wsaData)://协议库的版木信息if(!err){printf("客户端嵌套字已经打开! ");)else{printf("容户端的嵌套字打开失败! ");return0;//结束)SOCKETclientSocket=socket(AH_INET,SOCK_STREAM,0);SOCKADDRINclientsockin;clientsockin.sinaddr.Sun.Saddr=inetaddrCl27.0.0.1");clientsockin.sinfamily二AFTNET;clientsock^in.sin_port=htons(6000)://bind(clientSocket,(SOCKADDR*)&clientsockjn,strlen(SOCKADDR));//注意第三个参数//listen(clicntSocket,5):connect(clientSocket,(SOCKADDR*)&clientsockin,sizeof(SOCKADDR));//开始连接charreceiveBuf[100]:recv(clientSocket,receiveBuf,101,0);printf(，，%s ，receiveBuf);send(clientSocket,〃hello,thisisclient'strlen(〃hel]o,thisisclient〃)+l,0);closesocket(clientSocket):WSAClean叩0;return0; ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////.//服务器端代码：^include^include舞pragmacomment(1ib，〃ws232.lib”)intmain(){//创建套接字WORDmyVersionRcquest;WSADATAwsaDcita;myVersionRequest=MAKEWORD(l,1):interr;err=WSAStartup(myVersionRequest,&wsaData):if(!err){printf(〃已打开套接字 ");}else{//进一步绑定套接字primf("嵌袞字未打开r);return0:}SOCKETserSocket=socket(AFINET,SOCKSTREAM,0);//创建了可识别套接字//需要绑定的参数SOCKADDkINaddr;addr.sin_family=AE_INET:addr.sinaddr.Sun.S_addr=htonl(INADDRANY);//ip地址addr.sinport=htons(6000);//绑定端口bind(serSocket,(SOCKADDR*)&addr,sizeof(SOCKADDR))://绑定完成listen(serSocket,5);//屮第二个参数代表能够按收的最多的连投数////////////////////////////////////////////////////////////////////////////开始进行监听 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////SOCKADDRINclientsocket;intlen=sizeof(SOCKADDR):while(1){SOCKETserConn=accept(serSocket,(SOCKADDR*)&clientsocket,&1en);//如果这逛不是acceptrflcharsendBuf[100];sprintf(sendBuf,’’welcome%stobejing",inet_ntoa(clientsocket.sin_addr));//找对对应的send(serConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);charreceiveBuf[100];//接收recv(serConn,receiveBuf,strlen(receiveBuf)+1,0):printf(〃%s 〃,receiveBuf);closesocket(serConn);//关闭WSACleanup();//释放资源的操作}return0;