VC++学习之网络编程中的套接字

VC++学习之网络编程中的套接字

套接字，简单的说就是通信双方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程。应用层通过传输层进行数据通信时，TCP和UDP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了称为套接字(Socket)的接口。

区分不同应用程序进程间的网络通信和连接，主要有3个参数：通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。Socket原意是 “插座”。通过将这3个参数结合起来，与一个“插座”Socket绑定，应用层就可以和传输层通过套接字接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

每一个基于TCP/IP网络通讯的程序(进程)都被赋予了唯一的端口和端口号，的端口号保留给标准应用程序，比如pop3的端口号就是110，每一个套接字都组合进了IP地址、端口、端口号，这样形成的整体就可以区别每一个套接字。关于WinSock中的套接字接发缓冲区的大小，可以通过WSA：getsockopt/setsockopt 来读取并设置。

Socket可以看成在两个程序进行通讯连接中的一个端点，一个程序将一段信息写入Socket中，该Socket将这段信息发送给另外一个Socket中，使这段信息能传送到其他程序中。一般一个server服务器对应很多客户端client连接，则服务器必须维护一张客户连接列表，每增加一个客户端连接服务器端都要新建一个套接字负责与新增客户端进行对话通信。

套接字主要有两类：流式套接字（SOCK_STREAM）和数据报套接字（SOCK_DGRAM）。流类型的套接字是为需要可靠连接的应用程序设计的。这些程序通常使用连续的数据流。用于这种类型套接字的协议是TCP，适合FTP这类实现。流套接字是最常用的，一些众所周知的协议如HTTP、TCP、SMTP、POP3等都是用它。

数据报套接字使用UDP做为下层协议，是无连接的，有一个最大缓冲区大小（数据包大小的最大值）。它是为那些需要发送小数据包，并且对可靠性要求不高的应用程序设计的。与流式套接字不同，数据报套接字并不保证数据会到达终端，也不保证它是以正确的顺序到来的。数据报套接字的传输效率相当高，它经常用于音频或视频应用程序。对这些程序来说，速度比可靠性更加重要。

以下为基于Socket的C/S通信模式图：

(1)同步和异步问题

        同步方式指发送方发出数据后，等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式，它是一种阻塞模式；而异步指发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式，它是非阻塞模式。

关于同步和异步，参考以下实例：

举例1：手机的通讯

手机打电话时同步，发短信是异步。

举例2：请你吃饭

同步就是你叫我去吃饭，我听到了就和你去吃饭；如果没有听到，你就不停的叫，直到我告诉你听到了，才一起去吃饭。

异步就是你叫我，然后自己去吃饭，我得到消息后可能立即走，也可能等到下班才去吃饭。

举例3：Windows消息处理

SendMessage同步：把一条消息投放到创建hWnd窗口的线程的消息队列中，直到消息被处理完毕才返回。

PostMessage异步：把一条消息投放到创建hWnd窗口的线程的消息队列中，不等消息被处理就立即返回。

举例4：B/S交互

普通B/S模式同步：提交请求->等待服务器处理（这期间客户浏览器不能干任何其他事情）->处理完毕返回。

AJAX技术异步: 请求通过事件触发->服务器处理（这期间浏览器仍然可以作其他事情）->处理完毕。

(2)基于socket的C/S结构程序设计

套接字的本质是通信过程中所要使用的一些缓冲区及一些相关的数据结构。

1）.服务器创建监听套接字，并为它关联一个本地地址（IP和端口Port），然后进入监听状态准备接受客户的连接请求。为了接受客户的连接请求，服务器必须调用accept函数。服务器端每接收到一个客户端连接就新建一个套接字负责与该客户会话。

2）.客户端创建套接字后即可调用connect函数去试图连接服务器监听套接字。当服务器端的accept函数返回后，connect函数也返回。此时客户方使用socket函数创建的套接字clientSocket，服务器方使用accept返回的套接字serverSocket，双方就可以通信了。

(3)关于服务器端监听套接字和accept返回的新的套接字的区别

一个连接由server_ip, server_port, client_ip, server_port唯一确定。你可用getsockname和getpeername由某个socket取得。

关于监听套接字和accept返回的新的套接字的区别，借用以下情景说明。好比你去吃饭，饭馆门迎小姐（监听SOCKET）看到你来后和你打招呼，然后（ACCEPT）找来一个服务员小姐（NEW SOCKET）伺候你，然后守在门口继续欢迎（监听）下一个。当然门迎小姐会记录是哪一位服务员小姐招待了你；如再有新客人来，门迎小姐（同一监听SOCKET）又会安排另一位服务员小姐（NEW SOCKET）伺候。门迎小姐走了，伺候每一位客人的服务员小姐不受影响。从以上情景可知连接建立后，客户端用发出连接的那个SOCKET向服务器发数据，是发给服务器新创建的SOCKET，而不是服务器的监听SOCKET。服务器的监听SOCKET永远只是用来接受连接请求。