套接字编程基础

       网络编程，从某种程度上说就是进程间通信，套接口类似于进程的ID，通过IP地址指定通信的主机，通过端口号指定和主机上的那个进程通信，也就是通过IP+端口号唯一确定了通信的进程。

通用套接口结构

结构：

struct sockaddr{

       uint8_t sa_len;//数据长度

       sa_family sa_family;//协议名

       char sa_data[14];//14位的协议地址

}

头文件：sys/socket.h

说明：通用套接字接口结构

 

Posix.lg中数据类型

数据类型	说明	头文件
int8_t	带符号的8位整数	sys/types.h
uint8_t	无符号的8位整数	sys/types.h
int16_t	带符号的16位整数	sys/types.h
uint16_t	无符号的16位整数	sys/types.h
int32_t	带符号的32位整数	sys/types.h
uint32_t	无符号的32位整数	sys/types.h
sa_family_t	套接口地址结构的地址簇	sys/socket.h
socklen_t	套接口地址的长度，一般为uint32_t	sys/socket.h
in_port_t	TCP或UDP端口，一般为uint16_t	netinet/in.h
in_addr_t	Ipv4地址，一般为uint32_t	netinet/in.h

 

IPv4套接口地址数据结构

结构：

    struct sockaddr_in {

　　   short int sin_family; //IPV4协议为AF_INET

　　   unsigned short int sin_port;//16位端口号，网络字节序列

　　   struct in_addr sin_addr; //

unsigned char sin_zero[8]; //备用域，为了和struct sockaddr字

//节数保持相同；

　　};

    struct in_addr{

       in_addr_t s_addr;//32位IP地址，网络字节序列

} ;

头文件：neitnet/in.h

说明：略

常用函数

字节排序函数

计算机内存中有两种数据存储方式，一种为小端字节序，也就是低地址存储数据低字节，高地址存储数据高字节；一种为大端字节序，也就是低地址存储高字节，高地址存储低字节。网络字节序采用大端字节序，而主机字节序有可能为小端字节序，因此，存在着字节序的转换问题。

函数：

uint16_t htons(uint16_t hostvalue);

uint32_t htonl(uint32_t hostvalue);

uint16_t ntohs(uint16_t netvalue);

uint32_t ntohl(uint32_t netvalue);

头文件：netinet/in.h

说明:函数中h表示host，n表示network，s表示short，l表示long，一般而言，使用htonshentohs转换端口号，htonl和ntohl转换IP地址。

字节操作函数

字节操作函数主要是用于读取结构体中的某几个字节。

函数：

    void bzero(void *dest,size_t nbytes);

    void bcopy(const void *src,void *dest,size_t nbytes);

    int bcmp(const void *prt1,const void *ptr2,size_t nbytes);

    void *memset(void *dest,int c,size_t len);

    void *memcpy(void *dest,const void *src,size_t nbytes);

    int memcmp(const void *ptr1,const void ptr2,size_t nbytes);

头文件：string.h

说明：以b打头的函数为支持套接口函数的系统所提供，mem为支持ANSI C库提供的函数；其中，bzero将制定的起始地址设置为0（nbytes表示字长），bcopy和memcpy为复制，bcmp和memcmp为比较，memset将目标中指定数据的字节设置为指定的值。

地址转换函数

在TCP/IP的网络上，使用ASCII地址，也就是使用“.”隔开的4个十进制数表示，但在套接字中使用32位网络字节序，因此必须进行地址转换。

函数： in_addr_t inet_addr(const char *straddr);

       int inet_aton(const char* straddr,struct in_addr *addrp);

       char* inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

头文件：sys/socket.h netinet/in.h arpa/inet.h

说明：

inet_addr成功返回32位网络字节序地址，出错返回INADDR_NONE。INADDR_NONE为linux定义的一个常数，是一个不存在的ip地址；

inet_aton将ASCII转换成网络字节序的32位二进制值，输入的ASCII放在straddr中，转换后放在addrp中，成功返回1，失败返回0；

   inet_ntoa将32位二进制地址转换成ASCII地址，成功返回ASCII值，失败返回NULL。

字节流读取函数

         仍然为read和write函数，和文件I/O不同在于其读取的字节数可能比要求的少，但不是读取错误。

创建套接口函数

函数：int socket(int family,int type,int protocol);

头文件：sys/socket.h

说明：创建一个套接口描述字，也就是套接字，返回值大于等于0，表示成功，否则表示失败，protocol一般为0，其中family的取值如下：

AF_LOCAL  UNIX协议簇       AF_ROUTE  路由套接口

AF_INET   IPv4协议         AF_INET6  IPv6协议

AF_KEY    密钥套接口

type的取值如下：

    SOCK_STREAM  TCP套接口            SOCK_DGRAM      UDP套接口

    SOCK_PACKET  支持数据链路访问     SOCK_RAW     原始套接口

套接口绑定函数

函数：int bind(int sockd,const struct sockaddr *myaddr,socklen_t addrlen)

头文件：sys/socket.h

说明：成功返回值为0，失败返回-1，并设置errno值。该函数的调用不是必须的，只有需要和固定的某个特定网络地址和端口通信时才会使用到，一般而言调用connect和listen函数时，linux内核会自动分配一个地址和端口号。该函数的调用，对于服务器端而言，myaddr必须为从该地址接受客户信息的地址，对于客户端而言，myaddr指定了套接口的源地址。对于端口号，可以任意指定，但是不能为系统保留端口。此外，bind允许内核指定地址，当套接口设定port为0时，表示有内核指定端口号，设置sin_addr为INADDR_ANY时，有内核指定IP地址，

套接口链接函数（客户端使用）

函数：int connect(int sockfd,const struct sockaddr *myaddr,socklen_t addrlen)

头文件：sys/socket.h    sys/types.h

说明：链接成功返回0，失败返回-1，并设置errno的值

套接口监听函数（服务器端使用）

函数：（1）int listen(int sockfd,int backlog)；

      （2）int accept(int sockfd,const struct sockaddr *myaddr,socklen_t *addrlen)

头文件：sys/socket.h

说明：

listen用来监听，其中backlog表示内核为此套接口设定的接受客户端请求的最大连接数。成功返回0，失败返回-1，并设置errno的值。

accept主要用来处理各个连接，其功能为从已经完成的来你接队列的队头返回下一个已完成连接，如果已完成连接队列为空，则进程休眠。返回非负描述字表示成功，出错返回-1。成功时，返回值用来标识新建立的链接。其与参数sockfd的区别在于，监听套接口描述字只有一个，而且一直存在，而函数返回值表示已连接的套接口描述字，当连接断开时就关闭该描述字，如果不需要客户端的地址和端口信息，可以将第二个和第三个参数设置为空指针。

获取本地或远程协议地址

函数：

(1) getsockname(int sockfd,struct sockaddr *localaddr,socklen_t *addrlen);

(2) getpeername(int sockfd,struct sockaddr *peeraddr,socklen_t *addrlen);

头文件：sys/socket.h

说明：(1)返回本地协议地址，(2)返回远程协议地址

当不调用bind或调用bind没有指定本地IP地址和端口时，可以调用函数getsockname来返回内核分配的本地IP地址和端口号，还可以获取到套接口的协议簇。当一个新的连接建立时，服务器端也可以调用getsockname来获取分配给此连接的本地IP地址；当服务器端的一个子进程调用函数exec启动执行时，只能调用getpeername来获取客户端IP地址和端口号。

名字地址转换成数字地址

函数：struct hostent *gethostbyname(const char *hastname);

头文件：netdb.h

说明：函数返回成功返回hostent指针，失败返回空指针，并设置h_errno的值。其中hostent的结构如下：

struct hostent{

       char *h_name;//主机的规范化名字；

       char **h_aliases;//足迹的别名列表；

       char h_addrtype;//返回主机地址类型（ipv4,ipv6）

       char h_length;//返回地址长度（以字节为单位） 

char **h_addr_list;// 主机的一组网络地址列表，使用网络字节序

};

数字地址转化成名字地址

函数：struct hostent *gethostbyaddr(const void *addr,socklet_t len,int type);

头文件：netdb.h

说明：addr为一个含有地址结构（in_addr或in_addr6）的指针，len为该结构的大小，IPV4为4，IPV6为6，type为协议簇。

获取当前主机名字

函数：uname(struct utsname *name);

头文件：sys/utsname.h

说明：返回当前主机的名字，常和gethostbyname一起使用来确定本地主机的IP地址。返回值大于等于0为成功，如果为-1表示失败。Struct ustname结构如下：

struct utsname{

       char sysname[];

       char nodename[];

        char release[];

       char version[];

       char machine[];

       #ifdef  _GUN_SOURCE

       char domainname[];

    #endif

};

服务器名转换成端口号

函数：struct servent *getservbyname(const char *name,const char *proto);

头文件：netdb.h

说明：实现将服务器名转换成端口号的功能，返回非空指针表示成功，否则为失败，serv为服务器名，proto为协议名，可以为空，其中servent定义如下：

struct servent{

    char *s_name;//规范服务器名

    char *s_aliases;//别名成员列表

    int s_port；//端口号

    char *s_proto;//函数调用时指定的协议名

}

端口号转换成服务器名

函数：struct servant *getservbyport(int port,const char* proto);

头文件：netdb.h

说明:实现从端口号到服务器名的转换，返回结果为空指针表示成功，否则失败，port为网络字节序，proto为协议名。