基本TCP套接字编程（第四章）学习笔记

基本TCP套接字编程

参考书：《UNIX 网络编程 卷1：套接字互联网API（第三版）》 pp77-96

以下函数(除fork和exec外)均在中

1. socket函数
   int socket(int family, int type, int protocol): "Create an unbound socket in the communication domain and return a file descriptor that can be used in later function calls that operate on sockets."。如果函数调用成功，则返回一个非负整数，作为file descriptor。否则返回-1，并且设置errno信息。

family：协议族。

    * AF_INET     IPv4 
    * AF_INET6    IPv6 
    * AF_LOCAL    Unix域协议
    * AF_ROUTE    路由套接字
    * AF_KEY      密钥套接字

type： 套接字类型

    * SOCK_STREAM     字节流套接字
    * SOCK_DGRAM      数据报套接字
    * SOCK_SEQPACKET  有序分组套接字
    * SOCK_RAW        原始套接字

protocol：协议类型

    * IPPROTO_TCP     TCP
    * IPPROTO_UDP     UDP
    * IPPROTO_SCTP    SCTP

2. connect函数：TCP客户使用connect函数建立与TCP服务器的连接。
   int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen)：如果成功则返回0，否则返回-1.
   出错情况：
   （1）TCP客户端没有收到SYN分节的相应，返回ETIMEDOUT错误。（书中以BSD4.4为例简单讲解了该错误返回前的细节。SYN--无响应-->等6s--再发送-->等24s--无响应-->再发送。一共等待75s）
   （2） 若对SYN分节的响应式RST（在服务器对应的端口上没有进程与客户端对接），返回ECONNREFUSED错误。此种错误被称之为“硬错误”。
   （3） 客户端的SYN在某个路由器引发了“destination unreachable”ICMP错误，这种错误会被认为是“软错误”。客户端内核会以（1）中的方式重新发送，若无响应75s后，把保存的消息作为EHOSTUNREACH或ENETUNREACH返回给进程。

3. bind函数：把一个本地协议地址赋予给套接字。对于网际协议，协议地址是 的组合中的一种。
   int bind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, sockelen_t addrlen)：若成功则返回0，否则返回-1。对于TCP可以指定一个端口，指定一个IP，都不指定，或全都指定。

4. listen函数：仅由TCP服务器调用。用于：
   （1）listen将一个未连接的套接字转换成一个被动套接字，只是内核应该接受指向该套接字的连接请求。
   （2）给定相应套接字排队的最大连接个数
   int listen(int sockfd, int backlog)： 成功返回0，失败返回-1。该函数用于socket，bind之后，accept之前。

   • backlog：
     内核为每一个监听的套接字维护 未完成连接队列（处于SYN_RCVD状态）和已完成连接队列处于（ESTABLISHED状态）。backlog没有正式定义，层被用作上面两个队列总和的最大值。
     如果客户端发来SYN分节，而此时恰好队列已满，服务端则忽略该SYN分节而不是返回RST（客户端会隔一段时间后重新发送SYN分段）。

5. accept函数：由TCP服务器调用，。用于从已经完成连接队列的对头返回下一个已经完成的连接。
   int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr,socketlen_t *addrlen)：成功则返回非负描述符，否则返回-1。
   注： sockfd为监听套接字，返回值对应已连接套接字，addrlen是“值-结果”参数。

6. fork和exec函数

   • 用途：（1）创建一个自身的副本。（2）为了执行新的文件，先fork再exec

7. close函数：关闭套接字，终止TCP连接
   int close(int sockfd)：该套接字被标记为关闭，立即返回到调用进程，该套接字描述符（sockfd）不能再由调用进程使用。

8. getsockname和getpeername函数：
   getsocketname返回某个套接字关联的本地协议地址，getpeername返回与某个套接字关联的外地协议地址。

   int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *localaddr, socklen_t *addrlen);
   int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *peeraddr, socklen_t *addrlen);
   // 成功则返回0，出错返回-1
   

   具体用途：（总体来说getsockname->知己，getpeername->知彼）
   （1）在一个没有调用bind的TCP客户端上，connect成功返回后，getsockname用于返回由内核赋予该连接的本地IP地址和本地端口号。
   （2）在一段口号0调用bind（由内核选择本地端口）后，getsockname用于返回由内核赋予的本地端口号。
   （3）getsockname可以获取某个套接字的地址族。（由访问sockaddr的结构体实现）
   （4）在一个统配IP地址调用bind的TCP服务器上，与一个客户的连接一旦建立，getsockname九个一用于返回由内核赋予该连接的本地IP地址。在此调用中sockfd必须是已连接套接字的描述符。
   （5）connect建立连接后，想在服务器中获取客户的身份，需要使用getpeername。