网络基础Socket

Socket

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Author：chemoontheshy

Create time：2021/07/09

End time：2021/07/09

说明

本文为socket基本知识。主要window系统。

笔记

基础名词：

  • IP地址：（IP Adrress）

  • 端口：Port

  • 协议（Protocol)

    • 网络通信的约定，通信的双方必须都遵守才能正常收发数据。
    • TCP、 UDP 、 IP

  • 数据传输方式

    • SOCK_STREAM

      • 表示面向连接 的数据传输方式。

      • 数据在传输过程中不会消失。

      • 数据是按照顺序传输的。

      • 数据的发送和接收不是同步的。

    • SOCK_DGRAM

      • 表示无连接的数据传输方式。
      • 强调快速传输而非传输顺序。
      • 传输的数据可能丢失也可能损毁。
      • 数据的发送和接收时同步的。

  • TCP/IP:

    • TCP:协议，全称：The Transmission Control Protocol 传输控制协议。TCP会控制你的数据按照顺序到达并且没有错误。TCP用来确保数据的正确性。
    • IP:协议，Internert Protocol 网络协议。用于控制数据如何从源头到达目的地。也就是常说的路由。
    • TCP用来确保数据的正确性。

  • 网络三要素

    • MAC
      • Media Access Control Address 媒体访问控制地址
      • LAN Address 局域网
      • Ethernet Address 以太网地址
      • Physical Address 物理地址
    • IP Internert Protocol 网络协议
    • Port

socket流程：

  1. 需要引入WinSock的动态链接库（DLL）。

    • vs2019可以在“项目--属性--链接器--输入--附加依赖项”引入Ws2_32.lib

  2. 初始化 DLL

    int main()
{
 //初始化 DLL
 WSADATA wsaData;
 WSAtartup(MAKEWORD(2,2),wsaData);
 ...
 //终止 DLL 使用
 WSACleanup();
 return 0;
}

  1. 创建套接字socket()

    /// <summary>
/// 创建套接字
/// </summary>
/// <param name="af">IP地址类型；常用的有AF_INET和AF_INET6，PF_INET等价于AF_INET</param>
/// <param name="type">数字传输方式；常用有SOCK_STREAM(流格式套接字/面向连接的套接字)和
/// SOCK_DGRAM(数据报套接字/无连接的套接字)</param>
/// <param name="protocol">传输协议；常用的有IPPROTO_TCP和IPPTOTO_UDP，分别表示TCP传输协议和UDP传输协议 由于一般能根据type来自动推断类型，故默认填写0，可以不填写参数,特殊情况不可以：有两种不同的协议支持同一种地址类型和数据类型传输类型</param>
/// <returns>正常返回>0,错误返回-1（INVALID_SOCKET）</returns>
static SOCKET creatSocket(int af, int type, int protocol=0)
{
 SOCKET sock=socket(af,type,protocol);
    if(sock == INVALID_SOCKET)
    {
        return INVALID_SOCKET;
    }
    return sock;
}

  1. 绑定端号bind()和connect()

    服务端为bind(),客服端为connect();

    /// <summary>
/// 将创建的套接字与IP地址、端口绑定。
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字</param>
/// <param name="ip">ip地址</param>
/// <param name="port">端口</param>
/// <returns>正常返回true,错误返回false</returns>
bool STCP::Bind(SOCKET sock, const char* ip, uint16_t port)
{
 sockaddr_in addr;
 addr.sin_family = AF_INET;
 addr.sin_port = htons(port);
    //INADDR_ANY 就是指地址位0.0.0.0
 addr.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
 if (bind(sock, reinterpret_cast<sockaddr*>(&addr), sizeof(addr)) == SOCKET_ERROR) {
     printf("TCP::bind() failed.\n");
     return false;
 }
 return true;

}

/// <summary>
/// sockaddr_in结构体
/// </summary>
typedef struct sockaddr_in {
    ADDRESS_FAMILY sin_family;   //地址族，地址类型
    USHORT sin_port;         //16位的端口号
    IN_ADDR sin_addr;            //32位IP地址
    CHAR sin_zero[8];            //不使用，一般填充0
} SOCKADDR_IN, *PSOCKADDR_IN;
/// <summary>
/// 将创建的套接字与IP地址、端口绑定。
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字（文件描述符）</param>
/// <param name="ip">sockaddr结构体变量的指针</param>
/// <param name="port">端口</param>
/// <returns>正常返回>0,错误返回-1（INVALID_SOCKET）</returns>
int bind(SOCKET sock, const struct sockaddr *addr, int addrlen);  //Windows
/// <summary>
/// 将创建的套接字与IP地址、端口绑定。
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字（文件描述符）</param>
/// <param name="ip">sockaddr结构体变量的指针</param>
/// <param name="port">端口</param>
/// <returns>正常返回>0,错误返回-1（INVALID_SOCKET）</returns>
int connect(SOCKET sock, const struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);  //Windows

  1. 开始监听listend()和接收数据accpet()

    对于服务端程序使用bind()绑定套接字后，还需要使用listen()函数进入被动监听状态，再调用accepet()函数就可以随时响应客户端的请求了。

    /// <summary>
/// 进入监听状态
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字（文件描述符）</param>
/// <param name="backlog;"></param>
/// <param name="port">端口</param>
/// <returns>正常返回>0,错误返回-1（INVALID_SOCKET）</returns>
int listen(SOCKET sock, int backlog);  //Windows

/// <summary>
/// 进入监听状态
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字（文件描述符）</param>
/// <param name="sockaddr">sockaddr结构体变量的指针</param>
/// <param name="addrlen">地址长度</param>
/// <returns>正常返回>0,错误返回-1（INVALID_SOCKET）</returns>
SOCKET accept(SOCKET sock, struct sockaddr *addr, int *addrlen);  //Windows

  1. 发送与接收

    /// TCP
/// <summary>
/// 进入监听状态
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字（文件描述符）</param>
/// <param name="buf">数据指针头</param>
/// <param name="len">数据的长度</param>
/// <param name="flags">一般为0或者flags</param>
/// <returns>正常返回>0,发送数据的长度，否则-1</returns>
int send(SOCKET sock, const char *buf, int len, int flags); //Windows

/// <summary>
/// 进入监听状态
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字（文件描述符）</param>
/// <param name="buf">数据指针头</param>
/// <param name="len">数据的长度</param>
/// <param name="flags">一般为0或者flags</param>
/// <returns>正常返回>0,接收到数据的长度，否则-1</returns>
int recv(SOCKET sock, char *buf, int len, int flags); //Windows

//UDP
/// <summary>
/// 发送数据
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字（文件描述符）</param>
/// <param name="buf">保存待传输数据的缓冲区地址</param>
/// <param name="len">带传输数据的长度（以字节计）</param>
/// <param name="flags">可选项参数，若没有可传递0</param>
/// <param name="to">可选项参数，若没有可传递0</param>
/// <param name="addrlen">传递给参数 to 的地址值结构体变量的长度</param>
/// <returns>正常返回>0,发送数据的长度，否则-1</returns>
int sendto(SOCKET sock, const char *buf, int nbytes, int flags, const struct sockadr *to, int addrlen);  //Windows

/// <summary>
/// 接收数据
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字（文件描述符）</param>
/// <param name="buf">保存待传输数据的缓冲区地址</param>
/// <param name="nbytes">可接收的最大字节数（不能超过buf缓冲区的大小）</param>
/// <param name="flags">可选项参数，若没有可传递0</param>
/// <param name="from">存有发送端地址信息的sockaddr结构体变量的地址</param>
/// <param name="addrlen">保存参数 from 的结构体变量长度的变量地址值</param>
/// <returns>正常返回>0,接收数据的长度，否则-1</returns>
int recvfrom(SOCKET sock, char *buf, int nbytes, int flags, const struct sockaddr *from, int *addrlen);  //Windows

  1. 结束

    /// <summary>
/// 关闭socket
/// </summary>
/// <param name="sock">创建的套接字（文件描述符）</param>
closesocket(sock);

函数更新

//旧函数，不建议使用
//sin.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
//新函数
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &sin.sin_addr);

参考

http://c.biancheng.net/cpp/html/3029.html

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