UNIX网络编程学习之一：socket的简介

一、什么是套接字（socket）

要回答第一个问题，首先需要对计算机的OSI网络分层有所了解：
  1. OSI参考原型
  2. TCP和SCTP的连接以及断开过程
  3. socket建立和断开连接的过程

二、OSI参考原型以及socket的简介

根据OSI参考原型，计算机网络可以分为物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。这个计算机网络课程上都学过，与之相对应的就是实际的分层结构。在这个分层结构中：设备驱动，硬件和程序层包含了OSI中的物理层和数据链路层；IPv4和IPv6包含了网络层；TCP和UDP包含了传输层；其余层均由顶层应用程序来完成（不好意思，这里本身应该有一个图会更加直观的）。由于是分层结构，涉及到的一个问题就是层级之间的通信，而socket就是介于应用层和传输层的通信隧道。你可以把socket理解为电话通信中的电话线。通过socket这个媒介，应用层才能往传输层下发数据包，同时传输层也可以往应用层上发数据包。

2.1 OSI七层结构

Created with Raphaël 2.1.0 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层

2.2 应用中的网络分层

Created with Raphaël 2.1.0 应用层 传输层 网络层 设备驱动，硬件和程序

三、socket介绍

在计算机网络中，socket可以表示为一个四元组：
  {本机IP地址：本机端口，外机IP地址：外机端口}
Socket又称”套接字”，应用程序通常通过”套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。
以J2SDK-1.3为例，Socket和ServerSocket类库位于java.net包中。ServerSocket用于服务器端，Socket是建立网络连接时使用的。在连接成功时，应用程序两端都会产生一个Socket实例，操作这个实例，完成所需的会话。对于一个网络连接来说，套接字是平等的，并没有差别，不因为在服务器端或在客户端而产生不同级别。不管是Socket还是ServerSocket它们的工作都是通过SocketImpl类及其子类完成的。

四、连接过程

可以分为三个过程：连接监听，客户端请求以及连接确认三个阶段：
1. 连接监听：由于服务器不明确请求来自于哪一个客户端，所以需要监听来自不同客户端的请求，这个过程称为被动监听。
2. 客户端请求：客户端使用套接字请求服务器之前，会生成一个监听描述符，指向目标服务器的IP地址和端口。然后向服务器的套接字发送连接请求。
3. 连接确认：一旦服务器接受了客户端发来的监听描述符，就会响应客户端的连接请求，新建一个线程，将服务器端的套接字描述符发送给客户端。指出服务器端的IP地址和端口号。然后会继续回到监听状态，等待其他客户端的连接请求。

五、socket常用函数（参考了百度百科）

uint8_t socket(int domain, int type, int protocol) //这里的uint8_t是POSIX中的整型规范

domain：表示协议族。常用的协议族包括：AF_INET（IPv4）,AF_INET6（IPv6）和AF_LOCAL（Unix域）和AF_ROUTER四种协议族。

type：指定Socket类型。常用的socket类型有SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等。流式Socket（SOCK_STREAM）是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用。数据报式Socket（SOCK_DGRAM）是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。

protocol：指定协议。常用协议有IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_STCP、IPPROTO_TIPC等，分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。
函数的返回值是一个整形数值，表示套接字描述符。创建失败返回INVALID_SOCKET，在UNIX中返回-1。

int bind(SOCKET socket, const struct sockaddr* address, socklen_t address_len)

参数说明：
socket：是一个套接字描述符。
address：是一个sockaddr结构指针，该结构中包含了要结合的地址和端口号。
address_len：确定address缓冲区的长度。
返回值：
如果函数执行成功，返回值为0，否则为SOCKET_ERROR