网络编程1——套接字、网络字节序、大端小端字节序、socketaddr、listen、bind、accept、connect等预备概念

一、套接字概念 Socket

在TCP/IP协议中，“IP地址+TCP或UDP端口号”唯一标识网络通讯中的一个进程。“IP地址+TCP/UDP端口号”就对应一个Socket。欲建立连接的两个进程各自有一个socket来标识。那么这两个Socket组成的Socket pair就唯一标识一个连接。因此可以用Socket来描述两个网络连接的一对一关系。

在网络通信中，套接字一定是成对出现的，一端的发送缓冲区对应对端的接收缓冲区，使用的是同一个文件描述符。

• IP地址：在网络环境中，唯一标识一台主机
• 端口号：在网络中的一台主机上，唯一标识一个进程
• IP地址+端口号：在网络环境中，唯一标识一个进程
• Socket：一个文件描述符指向一个套接字，该套接字内部由内核借助两个缓冲区实现

二、网络字节序

内存中的多字节数据相对于内存地址有大端和小端之分，
磁盘文件中的多字节数据相对于文件中的偏移地址也有大端小端之分，
那么如何定义网络数据流中的地址呢？
发送主机通常将发送缓冲区中的数据按内存从低到高的顺序发出，接收主机把从网络上接到的字节序依次保存在接收缓冲区中，也是按照内存地址从低到高的顺序保存，因此，网络数据流的地址也应该从低到高发出。

• 关于大端和小端：大端是低地址存高字节、小端是低地址存低字节
• 其中，地址从上到下是从低到高、字节呢从左到右是从高到低
• 举例：字节123456，12是高位，56是地位，地址从上到下就是低到高
• 因此，大端地地址存高字节读出就是123456，小端就是563412

TCP/IP协议规定，网络数据流应采用大端字节序，即低地址高字节。这样，如果发送主机是小端字节序的话，发送主机在发送到缓冲区之前就需要做字节序的转化 ，同样的，如果接收主机是小端字节序也需要做字节序的转换；当然，如果发送和接收的都是大端字节序，就不需要考虑转换的问题

三、网络字节序和主机字节序的转换

为使网络程序具有可移植性，使同样的C代码在大端和小端计算机上编译后都能正常运行，有以下的库函数叫做网络字节序和主机字节序的转换

#include 

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);//host to net long
uint16_t htons(uint16_t hostshort);//host to net short
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
//h:host n:network l:long(32位) s:short(16位)

如图IP地址是一个点分十进制的字符串string就要先用atoi转换成int，再去调用库函数htonl来转换成网络字节序，还是比较麻烦的，因此系统提供了IP地址转换函数

三、IP地址转换函数

#include
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);//post to network本地字节序to网络字节序
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);//network to port

支持IPv4和IPv6，函数接口是void *addrptr

四、sockaddr数据结构

bg： struct sockaddr很多网络编程函数诞生早于IPv4，那时候使用的都是sockaddr结构体，为了向前兼容，现在sockaddr退化成了（void *），传递一个地址给函数， 至于这个函数是sockaddr_in还是sockaddr_in6，由地址族确定，由函数内部再强制类型转化为所需的地址类型。
参看man 7 ip

五、socket函数、bind函数、listen函数、accept函数、connect函数的简单认识

• socket函数：创建一个套接字
  

• bind函数：给socket绑定一个地址结构（IP+port）
  

• listen函数：设置同时与服务器建立连接的上限数（注意是同时连接，即同时进行3次握手的客户端数量）
  

• accept函数：阻塞等待客户端建立连接，成功的话返回一个与客户端成功连接的socket文件描述
  

• connect函数：使用现有的socket与服务器建立连接