简单理解和实现socket（套接字）

学习总结

1、什么是套接字？

套接字（socket）是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点，简单的说就是通信的两方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程。

应用层通过传输层进行数据通信时，TCP和UDP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要 通过同一个TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了称为套接字 (Socket)的接口，区分不同应用程序进程间的网络通信和连接。

生成套接字，主要有3个参数：通信的目的IP地址、使用的传输 层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。Socket原意是“插座”。通过将这3个参数结合起来，与一个“插座”Socket绑定，应用层就可以和传输 层通过套接字接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

socket相当于用电话机与他人通话，首先要做的就是安装电话机。
而安装电话机需要用到以下步骤来完成：

第一步 安装电话机 创建socket

//代码示例：
//创建socket需要调用 Winsock2.h 头文件
SOCKET sockCli = socket
	(
	    //第一个参数代表地址族规范
		AF_INET,//表示IPv4地址族
		//第二个参数代表socket的类型
		SOCK_STREAM,// 面向连接 TCP协议 一般用于 IPv4 IPv6 地址族
		//第三个参数 要使用的协议
		0  //为0 表示调用者不希望指定协议，服务提供商将选择要使用的协议
	);

第二步 安装完电话机接下来要干什么？
当然是分配电话号码

    //SOCKADDR_IN 指定AF_INET地址族的传输地址和端口
    SOCKADDR_IN addrSrv;
    //设置指定IPv4传输地址
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);//htonl 地址转化 INADDR_ANY 任何地址
	//传输地址的地址族
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	//传输协议端口号
	//当服务端与客户段端口号不同是将无法连接成功
	addrSrv.sin_port = htons(6000);
    //分配电话号码  
    bind(sockSrv, (SOCKADDR*)&addrSrv,  sizeof(SOCKADDR) );

第三步 监听

//监听传入连接状态的电话机
listen(sockSrv, 5)//最大的监听数目 ，执行到listen，但尚未执行到accept

第四步 分配一台分机去处理客户端的端连接

SOCKADDR_IN addrCli;
	int len = sizeof(SOCKADDR);
	//分配一台分机
SOCKET sockConn = accept  //由服务器分配
		(
			sockSrv,
			(SOCKADDR*)&addrCli,
			&len         
		);
        //拿起电话机，准备接听
		char sendBuf[100] = { 0 };
		sprintf_s(
			sendBuf,//数据地址
			100,    
			"Welcome %s to China!",
			inet_ntoa(addrCli.sin_addr)//成员IP地址
		);

第五步 开始通话 发收数据

//发送数据
int iLen = send(
			sockConn,
			sendBuf,
			strlen(sendBuf),
			0
		);
//接受数据  
	char recvBuf[100] = { 0 };
	iLen = recv(sockConn, recvBuf, 100, 0);
    printf("recvBuf=%s\n", recvBuf);//打印数据

第六步 服务完毕 关闭分机

closesocket(sockConn);

第七步 全部服务结束 关闭总机

closesocket(sockSrv);

以上就是一个简单的服务器配置流程 有了服务端自然需要客户端。
客户端的配置流程如下：
第一步 依旧是安装电话机

//与服务端写法相同
SOCKET sockCli = socket
	(
		AF_INET,
		SOCK_STREAM,//面向连接  TCP
		0
	);

第二步 配置要连接的服务器

SOCKADDR_IN addrSrv;
     //服务端地址使用本机地址即可
     //具体如何查看本机IP地址请百度搜索
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("114.114.114.114");
	//地址族
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	//端口  
	addrSrv.sin_port = htons(6000);

第三步 连接服务端

connect(sockCli, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR))

第四部 收发数据

//收取数据
char recvBuf[100] = { 0 };
	int iLen = recv(sockCli, recvBuf, 100, 0);

	printf("recvBuf = %s\n", recvBuf);
//发送数据
	char sendBuf[100] = "hello word!";
	iLen = send(sockCli, (char*)sendBuf, 100, 0);

第五步 关闭套接字

//5 关闭套接字
	closesocket(sockCli);
	WSACleanup();

以上就是客户端和服务端的一个简单的小dome，如果大家按我上面的代码尝试的话会碰到可能碰到以下几个错误

第一个错误 服务器与客户端无法连接
此时可以使用 INVALID_SOCKET 来调试

if (INVALID_SOCKET == sockSrv)
	{
		printf("socket errorno = %d\n", GetLastError());
		return -1;
	}

运行调试后返回错误号 10093，若读者使用的是VS2019可以在工具栏中找到
错误查找 来查询错误

这个错误的大概原因就是为初始化网络库
具体代码可参考以下示例或者网络搜索：

WORD wVersionRequested;
	WSADATA wasData;
	int err;

	wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);

	err = WSAStartup(wVersionRequested, &wasData);
	if (err != 0)
	{
		printf("WSAStartup errorNum = %d\n", GetLastError());
		return err;
	}

	if (LOBYTE(wasData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wasData.wVersion) != 2)
	{
		printf("LOBYTE orrorNum = %d\n", GetLastError());
		WSACleanup();
		return -1;
	}

第二个错误 IP地址或端口错误 错误码 10060

第三个错误 点击生成时报错 提示 _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS
具体解决方法请百度直接搜索

以上就是套接字（socket）的解释与一个简单的实现。

2、什么是IP地址和端口，为什么有些端口不能用？

一、什么是IP地址和端口
1、什么是IP地址

IP地址就是网络中用来标记地址的一组数字，就像门牌号一样。例如你想要去你朋友加你就需要知道你朋友家的门牌号是多少。

2、什么是端口

端口可以认为是设备与外界通讯交流的出口。端口可分为虚拟端口和物理端口，其中虚拟端口指计算机内部或交换机路由器内的端口，物理端口又称为接口，是可见端口，计算机背板的RJ45网口，交换机路由器集线器等RJ45端口。
二、为什么有些端口不能用？
代理服务器常用以下端口：
（1）. HTTP协议代理服务器常用端口号：80/8080/3128/8081/9080
（2）. SOCKS代理协议服务器常用端口号：1080
（3）. FTP（文件传输）协议代理服务器常用端口号：21
（4）. Telnet（远程登录）协议代理服务器常用端口：23
8080端口说明：
8080端口同80端口，是被用于WWW代理服务的，可以实现网页浏览

3、TCP客户端和服务端如何通信？

一、服务器初始化

1）调用 socket，创建文件描述符。
2）调用bind，将文件描述符与IP/port连接起来。若端口号已被占用则会bind失败。
3）调用listen，声明该文件描述符是服务器的一个文件描述符，为之后的accept做准备。
4）调用accept，并处于阻塞状态，等待客户端连接

二、建立连接
1）调用socket，创建文件描述符。
2）调用connect，向服务器发起连接请求。
3）connect会发送一个请求SYN段并阻塞等待服务器应答（第一次握手）。
4）服务器收到SYN,会给客户端发送一个确认应答的同时发送一个请求（SYN+ACK），表示同意建立连接（第二次握手）。
5）客户端收到客户端发的SYN+ACK段，表明客户端连接已建立成功，进入ESTABLISHED状态，从connect()。客户端再向服务器发送一个ACK段，服务器收到后则服务器端连接也建立成功，服务器也进入ESTABLISHED状态。

三、数据传输

1）连接建立成功后，在同一连接、同一时刻、通信双方可同时写数据（全双工）。
2）服务端从 accept() 返回后调用 read() 开始读取数据，若没有数据则阻塞等待。
3）客户端调用 write() 向服务端发送数据请求，客户端收到之后调用 read() 处理请求，此过程服务端调用 read() 阻塞等待。
4）服务端调用 write() 将处理好的请求发送给客户端，再次调用 read()等待下一次请求。
5）客户端收到后 read() 返回，发送下一条请求，如此循环下去。

四、断开连接

1）没有数据处理了，则客户端调用close() 关闭连接，给服务端发送一个断开连接请求FIN段（第一次握手）。
2）服务器收到客户端的FIN段，给客户端发送一个确认应答ACK段，表明同意断开连接。客户端收到ACK段并调用read() 返回，表明客户端连接已断开（第二次握手）。
3)read()返回 0后，服务端知道客户端已经断开连接，它也调用close（）关闭连接，给客户端发送一个断开连接请求FIN段（第三次握手）。
4）客户端收到服务端发送的FIN段，就给服务端一个确认应答ACK段，表明同意断开连接，客户端进入TIME_WAIT状态，服务端收到客户端的ACK段后也断开连接。

参考：TCP协议客户端与服务器端一般的通信过程