网络基础知识二（UDP、TCP通信实现过程及函数解析）

一、UDP

1、发送信息过程图解

2、函数解析

（1）创建套接字 socket

• 函数格式：int socket(int domain,int type,int protocol);
• 头文件：#include

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• domian：指定网络层用什么协议

  地址域信息（参数类型）：
  AF_INET：ipv4网络
  AF_INET6：ipv6网络
  AF_UNIX：本地域套接字（用于本地进程通信）
  

• type：创建套接字类型

   SOCK_DGRAM:用户数据报套接字（UDP协议）
   SOCK_STREAM:流式套接字（TCP协议）
  

• protocol：表示使用套接字类型默认协议

   头文件：#include 
   IPPRPTO_UDP:17
   IPPRPTO_TCP:6
  

• 函数返回值：返回套接字描述符（本质上就是一个文件描述符）

  成功：大于等于0
  失败：小于0
  

• 举个例子：int sockfd = socket(AF_INRT, SOCK_DREAM, IPPROTO_UDP);
  创建了一个名为sockfd的套接字，采用ipv4网络和UDP协议的数据报套接字。

（2）绑定地址信息 bind

• 函数格式：int bind(int sockfd,const struct sockaddr * addr,socklen_t addrlen);

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• sockfd：socket函数返回的套接字描述符，将创建出来的套接字、网卡以及端口进行绑定。

• addr：地址信息结构

   struct sockaddr //通用地址信息结构
   {
   	sa_family_t sa_family; /*地址域信息，占两个字节。
   							 决定了当前使用什么网络层协议
   							（AF_INET、AF_INET6、AF_UNIX）*/
   							
   	char sa_data[14]; /*本质上任何网络程序都不会直接填充
   	                    这14个字节的字符数组*/
   }
  

• addrlen：地址信息结构的长度

（3）发送接口 sendto

• 函数格式：ssize_t sendto(int sockfd,const void * buf,size_t len,int flags,const struct sockaddr * dest_addr.socklen_t addrlen);

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• sockfd：套接字描述符

• buf：要发送的数据

• len：发送数据的长度

• flags：0（零——阻塞发送）

• dest_addr：目标主机的地址信息结构（IP地址+端口号）

• addrlen：目标主机地址信息结构的长度

• 返回值

   成功：返回具体发送的字节数量
   失败：返回-1
  

（4）接收接口 recvfrom

• 函数格式：ssize_t recvfrom(int sockfd,void * buf,size_t len,int flags,struct sockaddr * src_addr.socklen_t * addrlen);

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• sockfd：套接字描述符

• buf：将数据接收到buf中

• len：buf最大接受能力

• flags：0（零——阻塞接收）

• src_addr：这个数据来源的主机的地址信息结构

• addrlen：输入输出型参数

• 返回值

   成功：接收的字节数量
   失败：返回-1
  

（5）关闭套接字 close

• 函数格式：close(int sockfd);

二、TCP

1、三次握手与发送信息过程图解

2、四次挥手过程图解

2、函数解析

TCP的创建套接字和绑定套接字与UDP相同，可见UDP部分内容。

（1）监听 listen

• 函数格式：int listen(int sockfd,int backlog);

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• sockfd：套接字描述符
• backlog：已完成连接队列的大小
  

（2）接收新连接 accept

• 函数格式：int accept(int sockfd,struct sockaddr * addr,socklen_t * addrlen);
• 从已经完成连接队列中获取已经完成三次握手的连接（注：没有连接的时候，调用accept也会阻塞）

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• addr：客户端的地址信息结构（客户端IP地址与端口）

• addrlen：客户端地址信息结构的长度

• 返回值

   成功：返回的是新连接的套接字描述符（图解见下）
   失败：返回-1
  

多个客户端会与TCP服务器的监听套接字进行三次握手从而建立连接，建立连接后每个客户端都有与之一一对应的通信套接字进行通信。

（3）发起连接 connect

• 函数格式：int connect(int sockfd,const struct sockaddr * addr,socklen_t * addrlen);

• addr：服务器的地址信息结构（客户端IP地址与端口）

• 返回值

   成功：返回0
   失败：小于0
  

（4）发送数据 send

• 函数格式：ssize_t send(int sockfd,const void * buf,size_t len,int flags);

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• sockfd：accept返回的套接字描述符

• buf：待要发送的数据

• len：发送数据的长度

• flags

   0（零）：阻塞发送
   MSG_OOB：发送带外数据
  

• 返回值

   成功：返回具体发送的字节数量
   失败：返回-1
  

（5）接收数据 recv

• 函数格式：ssize_t recv(int sockfd,void * buf,size_t len,int flags);
  （注：如果连接没有数据，那么调用recv会阻塞）

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• sockfd：accept返回的套接字描述符

• buf：将接收的数据放到这里

• len：buf的最大接受能力

• flags：0（零——阻塞接收）

• src_addr：这个数据来源的主机的地址信息结构

• 返回值

   大于0：正常接收了多少字节数据
   等于0：对端将连接关闭
   小于0：接收失败
  

（5）关闭套接字 close

• 函数格式：close(int sockfd);