lv7 嵌入式开发-网络编程开发 06 socket套接字及TCP的实现框架

目录

1 socket套接字

1.1 体系结构的两种形式

1.2 几种常见的网络编程接口

1.3 socket套接字

2 socket常用API介绍

2.1 API

2.2 地址族结构体

 2.3 套接字类型

2.4 socket套接字

3 TCP通信的实现过程

4 练习

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1 socket套接字

1.1 体系结构的两种形式

• 网络的体系结构 (Network Architecture) 是计算机网络的各层及其协议的集合，就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义（不涉及实现）
• 实现 (implementation) 是遵循这种体系结构的前提下，用何种硬件或软件完成这些功能的问题

1.2 几种常见的网络编程接口

• Berkeley UNIX 操作系统定义了一种 API，它又称为套接字接口 (socket interface)
• 微软公司在其操作系统中采用了套接字接口  API，形成了一个稍有不同的 API，并称之为  Windows Socket
• AT&T 为其 UNIX 系统 V 定义了一种 API，简写为 TLI (Transport Layer Interface)

1.3 socket套接字

2 socket常用API介绍

2.1 API

/*创建套接字*/
int socket(int domain, int type, int protocol);	

/*绑定通信结构体*/
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

/*监听套接字*/
int listen(int sockfd, int backlog);

/*处理客户端发起的连接，生成新的套接字*/
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

/*向服务器发起连接请求*/
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,  socklen_t addrlen);

三元组【IP地址，端口，协议】 

• IP地址：标识计算机
• 端口号：标识计算机当中的进程
• 协议：指定数据传输的方式

2.2 地址族结构体

//通用地址族结构体

//sa_family
AF_UNIX      使用本地域套接字的地址结构，用于本地通信
AF_INET      使用IPv4的通信地址结构
AF_INET6     使用IPv6的通信地址结构
....

struct sockaddr {
    sa_family_t sa_family;
    char      sa_data[14];
}

struct sockaddr_in {
    sa_family_t sin_family;
    in_port_t sin_port;   //端口号
    struct in_addr sin_addr;  //IP地址结构体
};

struct sockaddr {
    uint32_t s_addr;     //IP地址结构体
};



//IPV6
struct sockaddr_in6 {
    sa_family_t sin6_family;
    in_port_t sin6_port;
    uint32_t sin6_flowinfo;
    struct in_addr sin_addr;
    uint32_t sin6_scope_id;
};

struct sockaddr {
    unsigned char s6_addr[16];
};

bind绑定中定义了一个通用结构体，通用结构体中可选IPV6、IPV4、本地，我们使用的 struct sockaddr_in或者struct sockaddr_in6可强制转换为通用结构体，以便适配不同结构体。其中ipv4、ipv6长度不一致，通过len参数区分。

 2.3 套接字类型

流式套接字 (SOCK_STREAM) 提供可靠的、面向连接的通信流；它使用TCP，从而保证数据传输的可靠性和顺序性

数据报套接字 (SOCK_DGRAM) 定义了一种不可靠、面向无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP

原始套接字（SOCK_RAW) 允许直接访问底层协议，如IP或ICMP，它功能强大但使用较为不便，主要用于协议开发。

2.4 socket套接字

3 TCP通信的实现过程

建立连接 socket, bind, listen, accept

数据传送 read/write    recv/send

连接释放 close  shutdown

• 通信之前，客户和服务器先创建套接字
• 服务器端调用 bind，把端口号和本地 IP 地址填写到已创建的套接字中。
• 服务器端调用 listen（收听），把套接字设置为被动方式，以便随时接受客户的服务请求。UDP 服务器不使用 listen 系统调用。
• 服务器端调用 accept（接受），以便把远地客户进程发来的连接请求提取出来。UDP 服务器不使用 accept 系统调用
• 客户进程调用 connect，以便和远地服务器建立连接（这就是主动打开）。
• 客户和服务器在 TCP 连接上使用 write传送数据，使用 read接收数据。
• 客户或服务器通信结束，调用 close 释放连接和撤销套接字。

4 练习

举例说明socket套接字常见API，及其功能