基本TCP套接字编程(第四章)学习笔记

基本TCP套接字编程

参考书:《UNIX 网络编程 卷1:套接字互联网API(第三版)》 pp77-96

以下函数(除fork和exec外)均在<sys/socket.h>

  1. socket函数
    int socket(int family, int type, int protocol): "Create an unbound socket in the communication domain and return a file descriptor that can be used in later function calls that operate on sockets."。如果函数调用成功,则返回一个非负整数,作为file descriptor。否则返回-1,并且设置errno信息。

family:协议族。

    * AF_INET     IPv4 
    * AF_INET6    IPv6 
    * AF_LOCAL    Unix域协议
    * AF_ROUTE    路由套接字
    * AF_KEY      密钥套接字

type: 套接字类型

    * SOCK_STREAM     字节流套接字
    * SOCK_DGRAM      数据报套接字
    * SOCK_SEQPACKET  有序分组套接字
    * SOCK_RAW        原始套接字

protocol:协议类型

    * IPPROTO_TCP     TCP
    * IPPROTO_UDP     UDP
    * IPPROTO_SCTP    SCTP
  1. connect函数:TCP客户使用connect函数建立与TCP服务器的连接。
    int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen):如果成功则返回0,否则返回-1.
    出错情况:
    (1)TCP客户端没有收到SYN分节的相应,返回ETIMEDOUT错误。(书中以BSD4.4为例简单讲解了该错误返回前的细节。SYN--无响应-->等6s--再发送-->等24s--无响应-->再发送。一共等待75s)
    (2) 若对SYN分节的响应式RST(在服务器对应的端口上没有进程与客户端对接),返回ECONNREFUSED错误。此种错误被称之为“硬错误”。
    (3) 客户端的SYN在某个路由器引发了“destination unreachable”ICMP错误,这种错误会被认为是“软错误”。客户端内核会以(1)中的方式重新发送,若无响应75s后,把保存的消息作为EHOSTUNREACH或ENETUNREACH返回给进程。

  2. bind函数:把一个本地协议地址赋予给套接字。对于网际协议,协议地址是{IPv4地址,IPv6地址}\times{TCP端口,UDP端口} 的组合中的一种。
    int bind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, sockelen_t addrlen):若成功则返回0,否则返回-1。对于TCP可以指定一个端口,指定一个IP,都不指定,或全都指定。

  3. listen函数:仅由TCP服务器调用。用于:
    (1)listen将一个未连接的套接字转换成一个被动套接字,只是内核应该接受指向该套接字的连接请求。
    (2)给定相应套接字排队的最大连接个数
    int listen(int sockfd, int backlog): 成功返回0,失败返回-1。该函数用于socket,bind之后,accept之前。

    • backlog:
      内核为每一个监听的套接字维护 未完成连接队列(处于SYN_RCVD状态)和已完成连接队列处于(ESTABLISHED状态)。backlog没有正式定义,层被用作上面两个队列总和的最大值。
      如果客户端发来SYN分节,而此时恰好队列已满,服务端则忽略该SYN分节而不是返回RST(客户端会隔一段时间后重新发送SYN分段)。
  4. accept函数:由TCP服务器调用,。用于从已经完成连接队列的对头返回下一个已经完成的连接。
    int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr,socketlen_t *addrlen):成功则返回非负描述符,否则返回-1。
    注: sockfd为监听套接字,返回值对应已连接套接字,addrlen是“值-结果”参数。

  5. fork和exec函数

    • 用途:(1)创建一个自身的副本。(2)为了执行新的文件,先fork再exec
  6. close函数:关闭套接字,终止TCP连接
    int close(int sockfd):该套接字被标记为关闭,立即返回到调用进程,该套接字描述符(sockfd)不能再由调用进程使用。

  7. getsockname和getpeername函数:
    getsocketname返回某个套接字关联的本地协议地址,getpeername返回与某个套接字关联的外地协议地址。

    int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *localaddr, socklen_t *addrlen);
    int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *peeraddr, socklen_t *addrlen);
    // 成功则返回0,出错返回-1
    

    具体用途:(总体来说getsockname->知己,getpeername->知彼)
    (1)在一个没有调用bind的TCP客户端上,connect成功返回后,getsockname用于返回由内核赋予该连接的本地IP地址和本地端口号。
    (2)在一段口号0调用bind(由内核选择本地端口)后,getsockname用于返回由内核赋予的本地端口号。
    (3)getsockname可以获取某个套接字的地址族。(由访问sockaddr的结构体实现)
    (4)在一个统配IP地址调用bind的TCP服务器上,与一个客户的连接一旦建立,getsockname九个一用于返回由内核赋予该连接的本地IP地址。在此调用中sockfd必须是已连接套接字的描述符。
    (5)connect建立连接后,想在服务器中获取客户的身份,需要使用getpeername。

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