Socket编程实践(2) --Socket编程导引

什么是Socket？

Socket可以看成是用户进程与内核网络协议栈的接口(编程接口, 如下图所示), 其不仅可以用于本机进程间通信，可以用于网络上不同主机的进程间通信, 甚至还可以用于异构系统之间的通信。

IPv4套接口地址结构

IPv4套接口地址结构通常也称为“网际套接字地址结构”，它以“sockaddr_in”命名，定义在头文件<netinet/in.h>中

//TCP/IP地址结构
struct sockaddr_in
{
    uint8_t  sin_len;
    sa_family_t  sin_family;
    in_port_t	sin_port;	//2字节
    struct in_addr	sin_addr;	//4字节
    char sin_zero[8];	//8字节
};

成员说明:

sin_len：整个sockaddr_in结构体的长度，在4.3BSD-Reno版本之前的第一个成员是sin_family.

sin_family：指定该地址家族，对于IPv4来说必须设为AF_INET

sin_port：端口

sin_addr：IPv4的地址；

sin_zero：暂不使用，一般将其设置为0

Linux结构(常用):

struct sockaddr_in
{
    sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */
    in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order(网络字节序) */
    struct in_addr sin_addr;   /* internet address */
};
/* Internet address. */
struct in_addr
{
    uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
};

通用地址结构

用来指定与套接字关联的地址(可以支持其他协议).

struct sockaddr
{
	uint8_t  sin_len;
	sa_family_t  sin_family;
	char sa_data[14]; 	//14字节 　　
};

说明:

sin_len：整个sockaddr结构体的长度

sin_family：指定该地址家族

sa_data：由sin_family决定它的形式。

网络字节序

1.大端字节序（Big Endian)

最高有效位（MSB：Most Significant Bit）存储于最低内存地址处，最低有效位（LSB：Lowest Significant Bit）存储于最高内存地址处。

2.小端字节序（Little Endian）

最高有效位（MSB：Most Significant Bit）存储于最高内存地址处，最低有效位（LSB：Lowest Significant Bit）存储于最低内存地址处。

3.主机字节序

不同的主机有不同的字节序，如x86为小端字节序，Motorola 6800为大端字节序，ARM字节序是可配置的。

4.网络字节序

网络字节序规定为大端字节序

//测试当前系统是否为小端模式
int main()
{
    int data = 0x12345678;  //int = 4字节(32位)
                            //每4个二进制位代表1位十六进制位,
                            //则8位十六进制位代表4*8=32位二进制位
    char *p = (char *)&data;
    printf("%x, %x, %x, %x\n",p[0],p[1],p[2],p[3]);

    //0x78属于低位,如果其放在了p[0](低地址)处,则说明是小端模式
    if (p[0] == 0x78)
    {
        cout << "当前系统为小端模式" << endl;	//x86平台为小端模式
    }
    else if (p[0] == 0x12)
    {
        cout << "当前系统为大端模式" << endl;	//IBM为大端模式
    }
}

字节序转换函数(常用于端口转换)

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
/**说明:
h代表(local)host；n代表network;
s代表short；l代表long;
*/

//测试转换结果
int main()
{
    int localeData = 0x12345678;
    char *p = (char *)&localeData;
    printf("Begin: %0x %0x %0x %0x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]);
    //将本地字节转换成网络字节
    int inetData = htonl(localeData);
    p = (char *)&inetData;
    printf("After: %0x %0x %0x %0x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]);

    if (p[0] == 0x12)
        cout << "网络系统为大端模式" << endl;
    else
        cout << "网络系统为小端模式" << endl;
    printf("host:%x, inet:%x\n", localeData, inetData);
}

地址转换函数(用于IP地址转换)

#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
char *inet_ntoa(struct in_addr in);

//in_addr定义如下:
typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
{
    in_addr_t s_addr;
};

//实践
int main()
{
    //将点分十进制转换成十进制数
    cout << inet_addr("192.168.139.137") << endl;

    //将十进制数转换成点分十进制形式
    struct in_addr address;
    address.s_addr = inet_addr("192.168.139.137");
    cout << inet_ntoa(address) << endl;

    memset(&address,0,sizeof(address));
    inet_aton("127.0.0.1", &address);
    cout << address.s_addr << endl;
    cout << inet_ntoa(address) << endl;
    return 0;
}

套接字类型

1)流式套接字(SOCK_STREAM)

提供面向连接的、可靠的数据传输服务，数据无差错，无重复的发送，且按发送顺序接收, 对应TCP协议。

2)数据报式套接字(SOCK_DGRAM)

提供无连接服务。不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱, 对应UDP协议。

3)原始套接字（SOCK_RAW）

使我们可以跨越传输层直接对IP层进行封装传输.

TCP客户/服务器模型 

简单echo服务器模型