【网络编程01】socket的基础知识-简单网络通信程序

1.什么是socket

　　socket(套接字),简单来说是IP地址与端口(port)的组合，可以与远程主机的应用程序进行通信。通过IP地址可以确定一台主机，而通过端口则可以确定某一个应用程序。IP+端口则可以完全确定某台主机的某个应用。socket起源于UNIX,类似一种特殊文件，可以进行打开，关闭，读写操作。总而言之，有了socket就可以与网络上的主机进行通信。

2.TCP/UDP 协议

　　要进行网络通信，就要进行一定规则约束，TCP/UDP就是这样的协议，规定了通信的规则。

　　TCP是可靠的，面向连接的双向数据传输协议。可靠是指数据不会重复，也不会丢失。每当发送方发送一个数据给接收方时，如果接收方接收到了该数据，则会发送确认信息给发送方表示”我已经收到该数据了，你可以发送下一条数据了“，收到确认信息后，发送方才会发送下一条数据。这样就可以确定信息的无误。双向传输指双方都可以作为发送方或接收方。

　　UDP是不可靠的，无连接的双向传输协议。UDP协议只管发送数据，不会确认你有没有收到，只负责发，不负责确认，所以是不可靠的。UDP适用于传输视频之类的，视频就算丢失一两帧也不会有太大影响。

　　socket既可以是基于TCP,也可以是基于UDP的，根据需求选择即可。

3.一个简单的通信程序

　　用一个简单的例子来说明socket的用法。用socket写的程序一般分为，两部分，一个是服务器端，一个是客户端.

　　下面说明服务器端创建过程

　　1）.首先要有套接字才能进行通信，创建套接字的函数是

　

int socket(int af, int type, int protocol);

　　af:表示地址族，常用的有AF_INET表示使用IPV4地址，AF_INET6表示使用IPV6地址

　　type：传输类型常用有SOCK_STREAM ,SOCK_DGRAM，流式传输，报文传输

　　protocol:要使用的协议常用有 IPPROTO_TCP 和 IPPTOTO_UDP，分别表示TCP,UDP协议

　　返回一个套接字描述符，也就是一个整型。

　　2）.用bind()函数确定socket各种属性

int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);  

　　sock:要绑定的套接字

　　addr：SOCKADDR地址结构体，里面包含使用的协议，IP地址，端口等。要自己设定

　　addrlen：SOCKADDR的大小，可以用sizeof()获取

　　下面的代码展示创建一个套接字与绑定的过程

//使用IPV4地址，TCP协议
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
SOCKADDR_IN addr;
addr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(ADDR_ANY);//表示任何的ip过来连接都接受
addr.sin_family = AF_INET;//使用IPV4地址
addr.sin_port = htons(6666);//使用6666号端口
bind(serverSocket, &addr, sizeof(SOCKADDR));//将套接字与端口6666，设定接收的ip绑定

　3）.listen函数监听

　　设定属性后，服务器端就可以开始监听了，监控是否有客户端请求连接。

　　函数原型

int listen(int sock, int backlog); 

　　sock：套接字

　　backlog：允许多少个客服端连接

　4）.accept函数等待连接

　　accept是一个阻塞函数，如果没有客户端清求连接会一直等待在这里

int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); 

　　sock:套接字，

　　addr:SOCKADDR 结构体

　　addrlen:addr的长度，可以用sizeof求到

　　要注意该函数的返回值，它会返回一个新的套接字，这个新的套接字是用来与客户端通信的套接字，之前那个套接字是监听的套接字，要分清楚。

　　5）.send/recv发送/接收信息

　　与客户端连接成功后就可以进行通信了。可以通信的函数有write/read,send/recv等，这里介绍send/recv

int send(int sockfd, const char *buf, size_t len, int flags);

int recv(int sockfd, char*buf, size_t len, int flags);

　　sockfd:套接字

　　buf:发送数据的缓冲区

　　len:发送数据的长度

　　flags:标志，一般为零

　　6）.closesocket函数关闭套接字

　　closesocket()关闭套接字

　　下面是一个完整的服务器端的代码

#include<stdio.h>
#include<WinSock2.h>
#pragma comment (lib,"ws2_32.lib")
int main()
{
    SOCKET serverSocket;//监视的套接字
    SOCKET newSocket;//用来通信的套接字
    SOCKADDR_IN newAddr;//保存客户端的socket地址信息
    SOCKADDR_IN addr;//地址结构体，包括ip port(端口)

    WSADATA data;    
    WORD version;//socket版本
    int info;
    char buf[32];//数据缓冲区
    /*
       在使用socket之前要进行版本的设定和初始化
       看不懂不用管
    */
    version = MAKEWORD(2, 2);//设定版本
    info = WSAStartup(version, &data);
    /*应用程序或DLL只能在一次成功的WSAStartup()调用之后
           才能调用进一步的Windows Sockets API函数。
        根据版本初始化 windows socket,返回0表示成功
    */

    if (info != 0)
    {
        printf("初始化失败
");
        return -1;
    }
    if (LOBYTE(data.wVersion) != 2 || HIBYTE(data.wVersion) != 2)
    {    
        printf("加载失败
");
        WSACleanup();
        return 0;
    }
     //创建套接字，使用TCP协议
    serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    addr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(ADDR_ANY);//表示任何的ip过来连接都接受
    addr.sin_family = AF_INET;//使用ipv4的地址
    addr.sin_port = htons(6666);//设定应用占用的端口
    bind(serverSocket, &addr, sizeof(SOCKADDR));//将套接字与端口6666，接收的ip绑定
    listen(serverSocket, 3);//开始监听，是否有客服端请求连接
    printf("开始监听，等待连接..........
");
    int len = sizeof(SOCKADDR);
    newSocket=accept(serverSocket, (SOCKADDR*)&newAddr,&len);
    sprintf(buf, "欢迎：%s 的用户连接", inet_ntoa(newAddr.sin_addr));
    send(newSocket, buf, 32, 0);//发送信息
    printf("连接成功，开始发送信息..........
");
    recv(newSocket, buf, 32, 0);//接收信息
    printf("接收到的信息为：%s
", buf);
    closesocket(newSocket);//关闭套接字
}

　　运行结果

　　

　　客户端例子

　　客户端与服务器端不同，服务器端是等待连接的，而客户端是主动连接的，所以客户端没有listen函数监听，也没有accept函数等待连接。

　　客户端有一个connect函数用于主动连接服务器端。其余差不多

int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

　　sock:套接字

　　serv_addr:SOCKADDR结构体

　　addrlen:serv_addr长度，可以用sizeof得到

　　客户端代码

　　

#include<stdio.h>
#include<WinSock2.h>
#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")

int main()
{
    SOCKET clientSocket;
    SOCKADDR_IN addr;
    int len;
    char buf[32];
    int info;
    WSADATA data;
    WORD version;
    //设定版本，与初始化
    version = MAKEWORD(2, 2);
    info = WSAStartup(version, &data);
    if (info != 0)
    {
        printf("初始化失败
");
        return -1;
    }
    if (LOBYTE(data.wVersion) != 2 || HIBYTE(data.wVersion) != 2)
    {
        printf("加载失败
");
        WSACleanup();
        return 0;
    }
    
    clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//创建套接字
    //要连接的服务器的ip,因为现在服务器端就是本机，所以写本机ip
    //127.0.0.1一个特殊的IP地址，表示是本机的IP地址
    addr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    //端口要与服务器相同，不然找不到
    addr.sin_port = htons(6666);
    //用IPV4地址
    addr.sin_family = AF_INET;
    //主动连接服务器
    connect(clientSocket,(SOCKADDR*)&addr,sizeof(SOCKADDR));
    //接收服务发送的数据
    recv(clientSocket, buf, 32, 0);//接收数据
    printf("服务器发送的信息是:%s
", buf);
    sprintf(buf, "%s","你好，服务器");
    //发送数据
    send(clientSocket, buf, 32, 0);
    //关闭套接字
    closesocket(clientSocket);
    return 0;

}

　　先启动服务器，再启动客户端。一次简单的通信就完成了

      

把这个简单的例子做出来，对于socket应该会有初步的认识，最起码应该学会怎么用。

下次利用socket写个简单的聊天程序，进一步加深对socket的认识。