网络编程——socket服务端和客户端（TCP）
所谓套接字(Socket)，就是对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点的抽象。一个套接字就是网络上进程通信的一端，提供了应用层进程利用网络协议交换数据的机制。从所处的地位来讲，套接字上联应用进程，下联网络协议栈，是应用程序通过网络协议进行通信的接口，是应用程序与网络协议栈进行交互的接口 [1] 。
套接字是通信的基石，是支持TCP/IP协议的路通信的基本操作单元。可以将套接字看作不同主机间的进程进行双间通信的端点，它构成了单个主机内及整个网络间的编程界面。套接字存在于通信域中，通信域是为了处理一般的线程通过套接字通信而引进的一种抽象概念。套接字通常和同一个域中的套接字交换数据(数据交换也可能穿越域的界限，但这时一定要执行某种解释程序)，各种进程使用这个相同的域互相之间用Internet协议簇来进行通信 [3] 。
Socket(套接字)可以看成是两个网络应用程序进行通信时，各自通信连接中的端点，这是一个逻辑上的概念。它是网络环境中进程间通信的API(应用程序编程接口)，也是可以被命名和寻址的通信端点，使用中的每一个套接字都有其类型和一个与之相连进程。通信时其中一个网络应用程序将要传输的一段信息写入它所在主机的 Socket中，该 Socket通过与网络接口卡(NIC)相连的传输介质将这段信息送到另外一台主机的 Socket中，使对方能够接收到这段信息。 Socket是由IP地址和端口结合的，提供向应用层进程传送数据包的机制 [2] 。
TCP/IP 是互联网的基础， TCP代表传输控制协议，IP代表互联网协议。目前有两个版本IP，一个是32位地址的IPv4 和一个是128位的 IPv6 。而IPv4 是现如今使用最多的IP版本，也是这次讨论的重点。
TCP/UDP对比
1. TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前 不需 要建立连接
2. TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
3. TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
4. 每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
5. TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
6. TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道
端口号作用
一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等
这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。
实际上是通过“IP地址+端口号”来区 分不同的服务的。
端口提供了一种访问通道，
服务器一般都是通过知名端口号来识别的。例如，对于每个TCP/IP实现来说，FTP服务器的TCP端口号都是21，每个Telnet服务器的TCP端口号都是23，每个TFTP(简单文件传送协议)服务器的UDP端口号都是69
字节序
字节序，即字节在电脑中存放时的序列与输入（输出）时的序列是先到的在前还是后到的在前。
字节序是指多字节数据在计算机内存中存储或者网络传输时各字节的存储顺序。
1． 小端字节序Little endian：将低序字节存储在起始地址
2． 网络字节序、大端字节序Big endian：将高序字节存储在起始地址
字节序转换api
htons的功能：将一个无符号短整型数值转换为网络字节序，即大端模式(big-endian)
#include
uint16_t htons(uint16_t host16bitvalue); //返回网络字节序的值
uint32_t htonl(uint32_t host32bitvalue); //返回网络字节序的值
uint16_t ntohs(uint16_t net16bitvalue); //返回主机字节序的值
uint32_t ntohl(uint32_t net32bitvalue); //返回主机字节序的值
h代表host，n代表net，s代表short（两个字节），l代表long（4个字节），
通过上面的4个函数可以实现主机字节序和网络字节序之间的转换。
有时可以用INADDR_ANY，INADDR_ANY指定地址让操作系统自己获取
Sockt服务器和客户端的开发步骤（TCP）
服务端：
1.创建套接字
int socket(int domain, int type, int protocol);int socket(int domain, int type, int protocol);
2.为套接字添加信息
地址转换API：
inet_aton是一个计算机函数，功能是将一个字符串IP地址转换为一个32位的网络序列IP地址。如果这个函数成功，函数的返回值非零，如果输入地址不正确则会返回零。使用这个函数并没有错误码存放在errno中，所以它的值会被忽略。
int inet_aton(const char* straddr,struct in_addr *addrp);
参数描述：
1 输入参数string包含ASCII表示的IP地址。
2 输出参数addr是将要用新的IP地址更新的结构。把字符串形式的“192.168.1.123”转为网络能识别的格式
char* inet_ntoa(struct in_addr inaddr);
把网络格式的ip地址转为字符串形式
3.监听网络连接
4.监听到有客户端接入，接受一个连接
5.数据交互
6.关闭套接字，断开连接
服务端代码实现一：
#include
#include /* See NOTES */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int s_fd;
//1.socket
//int socket(int domain, int type, int protocol);
s_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(s_fd==-1){
perror("socket");
exit(-1);
}
struct sockaddr_in s_addr;
s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(8888);
//int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
inet_aton ("192.168.193.128",&s_addr.sin_addr);
//inet_aton ("127.0.0.1",&s_addr.sin_addr);
//2.bind
//int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
//3.listen
//int listen(int sockfd, int backlog);
listen(s_fd,10);
//4.accept
//int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
int c_fd = accept(s_fd,NULL,NULL);
//5.read
//6.write
printf("connect success\n");
while(1);
return 0;
}
与window端连接结果
服务端代码实现二：
#include
#include /* See NOTES */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int s_fd;
int n_read;
char readBuf[128];
char *msg = "I get your connet";
struct sockaddr_in s_addr;
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
//1.socket
//int socket(int domain, int type, int protocol);
s_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(s_fd==-1){
perror("socket");
exit(-1);
}
s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(8888);
//int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
//inet_aton ("192.168.193.128",&s_addr.sin_addr);
inet_aton ("127.0.0.1",&s_addr.sin_addr);
//2.bind
//int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
//3.listen
//int listen(int sockfd, int backlog);
listen(s_fd,10);
//4.accept
//int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
int clen = sizeof(struct sockaddr_in);
int c_fd = accept(s_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,&clen);
if(c_fd==-1){
perror("accept");
}
printf("get connect : %s\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
//5.read
n_read = read(c_fd,readBuf,128);
if(n_read ==-1){
perror("read");
}else{
printf("get message:%d,%s\n",n_read,readBuf);
}
//6.write
write(c_fd,msg,strlen(msg));
//printf("connect\n");
//while(1);
return 0;
}
连接运行： 
客户端connect函数：
初步实现服务端与客户端通信代码：
server.c
#include
#include /* See NOTES */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int s_fd;
int n_read;
char readBuf[128];
char *msg = "I get your connet";
struct sockaddr_in s_addr;
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
//1.socket
//int socket(int domain, int type, int protocol);
s_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(s_fd==-1){
perror("socket");
exit(-1);
}
s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(8888);
//int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
//inet_aton ("192.168.193.128",&s_addr.sin_addr);
inet_aton ("127.0.0.1",&s_addr.sin_addr);
//2.bind
//int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
//3.listen
//int listen(int sockfd, int backlog);
listen(s_fd,10);
//4.accept
//int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
int clen = sizeof(struct sockaddr_in);
int c_fd = accept(s_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,&clen);
if(c_fd==-1){
perror("accept");
}
printf("get connect : %s\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
//5.read
n_read = read(c_fd,readBuf,128);
if(n_read ==-1){
perror("read");
}else{
printf("get message:%d,%s\n",n_read,readBuf);
}
//6.write
write(c_fd,msg,strlen(msg));
//printf("connect\n");
//while(1);
return 0;
}
client.c
#include
#include /* See NOTES */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int c_fd;
int n_read;
char readBuf[128];
char *msg = "msg from client";
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
//1.socket
//int socket(int domain, int type, int protocol);
c_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(c_fd==-1){
perror("socket");
exit(-1);
}
c_addr.sin_family = AF_INET;
c_addr.sin_port = htons(8888);
//int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
//inet_aton ("192.168.193.128",&s_addr.sin_addr);
inet_aton ("127.0.0.1",&c_addr.sin_addr);
//2.connect
//int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
if(connect(c_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,sizeof(struct sockaddr))==-1){
perror("connect");
exit(-1);
}
//3.send
write(c_fd,msg,strlen(msg));
//4.read
n_read = read(c_fd,readBuf,128);
if(n_read ==-1){
perror("read");
}else{
printf("get message from server:%d,%s\n",n_read,readBuf);
}
return 0;
}
运行连接：
实现双方聊天代码：
server.c
#include
#include /* See NOTES */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc,char **argv)
{
int s_fd;
int c_fd;
int n_read;
char readBuf[128];
char msg[128] = {0};
struct sockaddr_in s_addr;
struct sockaddr_in c_addr;
if(argc!=3){
printf("param is not good\n");
exit(-1);
}
memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
//1.socket
//int socket(int domain, int type, int protocol);
s_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(s_fd==-1){
perror("socket");
exit(-1);
}
s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
//int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
//inet_aton ("192.168.193.128",&s_addr.sin_addr);
inet_aton (argv[1],&s_addr.sin_addr);
//2.bind
//int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
//3.listen
//int listen(int sockfd, int backlog);
listen(s_fd,10);
//4.accept
//int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
int clen = sizeof(struct sockaddr_in);
while(1){
c_fd = accept(s_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,&clen);
if(c_fd==-1){
perror("accept");
}
printf("get connect : %s\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
if(fork()==0){
if(fork()==0){
while(1){
memset(msg,0,sizeof(msg));
printf("Iput: ");
gets(msg);
write(c_fd,msg,strlen(msg));
}
}
//5.read
while(1){
memset(readBuf,0,sizeof(readBuf));
n_read = read(c_fd,readBuf,128);
if(n_read ==-1){
perror("read");
}else{
printf("get message:%d,%s\n",n_read,readBuf);
}
}
break;
}
}
return 0;
}
client.c
#include
#include /* See NOTES */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc,char **argv)
{
int c_fd;
int n_read;
char readBuf[128];
char msg[128] = {0};
struct sockaddr_in c_addr;
memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
if(argc!=3){
printf("param is not good\n");
exit(-1);
}
//1.socket
//int socket(int domain, int type, int protocol);
c_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(c_fd==-1){
perror("socket");
exit(-1);
}
c_addr.sin_family = AF_INET;
c_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
//int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
//inet_aton ("192.168.193.128",&s_addr.sin_addr);
inet_aton (argv[1],&c_addr.sin_addr);
//2.connect
//int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
if(connect(c_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,sizeof(struct sockaddr))==-1){
perror("connect");
exit(-1);
}
while(1){
if(fork()==0){
while(1){
memset(msg,0,sizeof(msg));
printf("input: ");
gets(msg);
write(c_fd,msg,strlen(msg));
}
}
while(1){
memset(readBuf,0,sizeof(readBuf));
n_read = read(c_fd,readBuf,128);
if(n_read == -1){
perror("read");
}else{
printf("get messgage from server : %d ,%s\n",n_read,readBuf);
}
}
}
//3.send
return 0;
}
