Socket编程

源ip地址和目的ip地址和端口号

ip地址是找到唯一的主机端口号是找到主机上对应网络通信的进程

ip+port就可以找到唯一通信的主机进程

端口号：

端口号是一个16位的二进制整数，占用2字节存储空间。

端口号用于标识特定进程，告知操作系统应将接收到的数据交由哪个进程处理；
通过IP地址与端口号的组合，可以精确定位网络中某台主机的特定进程；
每个端口号在同一时刻只能被一个进程独占使用。

一个进程可以有多个端口，而一个端口只能绑定一个进程。

Socket

IP地址与端口号的组合（IP+Port）能够唯一标识互联网中的一个进程
网络通信本质上是通过互联网进程实现的，可通过{源IP，源端口，目标IP，目标端口}这组四元组来精确定位通信双方
因此，网络通信本质上也是进程间通信的一种形式
我们将IP地址与端口号的组合称为套接字（socket）

网络字节序

由于内存中的多字节数据有大端小端的区分，网络数据流同样有大小端的区分。但收发之间应该统一，所以TCP/IP协议规定网络字节序按照大端收发，如果发送主机是小端就转换成大端后发送。

主机字节序和网络字节序的转换

c 复制代码

uint32_t htonl;  // Convert host long to network byte order
uint16_t htons;  // Convert host short to network byte order

uint32_t ntohl;  // Convert network long to host byte order
uint16_t ntohs;  // Convert network short to host byte order

• 若主机采用小端字节序，这些函数会先将参数进行大小端转换，随后返回结果。

Socket编程API

c 复制代码

// 创建socket文件描述符 (支持TCP/UDP协议，客户端和服务器通用)
int socket(int domain, int type, int protocol);

// 绑定端口号 (TCP/UDP协议，服务器端使用)
int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);

// 开始监听socket连接 (TCP协议，服务器端使用)
int listen(int socket, int backlog);

// 接收客户端连接请求 (TCP协议，服务器端使用)
int accept(int socket, struct sockaddr* address, socklen_t* address_len);

// 建立连接 (TCP协议，客户端使用)
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

socket参数：

domain (地址族/协议族)

指定通信使用的协议族，常见取值包括：

AF_INET：IPv4协议，最常用的互联网协议
AF_INET6：IPv6协议，下一代互联网协议
AF_UNIX 或 AF_LOCAL：本地通信协议，用于同一主机上的进程间通信
AF_PACKET：底层数据包接口，允许直接访问网络层
AF_NETLINK：内核与用户空间通信接口

type (套接字类型)

指定通信的语义，常见取值包括：

SOCK_STREAM：面向连接的字节流套接字(TCP)
SOCK_DGRAM：无连接的数据报套接字(UDP)
SOCK_RAW：原始套接字，允许直接访问底层协议
SOCK_SEQPACKET：固定长度的、有序的、可靠的基于连接的数据传输

protocol (具体协议)

指定使用的具体协议，通常设为0让系统根据前两个参数自动选择，但也可以显式指定：

IPPROTO_TCP：TCP传输协议
IPPROTO_UDP：UDP传输协议
IPPROTO_ICMP：ICMP协议(常用于ping)
IPPROTO_RAW：原始IP数据包

bind参数详解:

socket参数:

这是一个已经创建的套接字描述符

address参数:

这是一个指向sockaddr结构的指针
包含要绑定的IP地址和端口号

address_len参数:

指定address结构体的长度
通常使用sizeof()运算符获取

Listen参数详解

bindlog 是并发连接数指定最大的监听队列长度决定了可以连接的最大长度

Accept和Bind参数

accept和connection和bind接口参数类似

Sockaddr结构

sockaddr 是网络编程中用于表示套接字地址的基础结构体，根据不同的协议族和使用场景，主要分为以下三种类型：

struct sockaddr

通用的套接字地址结构体，定义在 <sys/socket.h> 中。
- 包含 sa_family（地址族，如 AF_INET、AF_UNIX）和 sa_data（地址数据）。
- 通常作为参数类型用于套接字函数（如 bind()、connect()），实际使用时需转换为具体类型（如 sockaddr_in）。
struct sockaddr_in

IPv4 地址专用结构体，定义在 <netinet/in.h>。
- 包含 sin_family（地址族，固定为 AF_INET）、sin_port（16位端口号，需网络字节序）、sin_addr（IPv4 地址，struct in_addr 类型）。
- 示例：绑定到 0.0.0.0:8080：
  c 复制代码
```
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(8080);
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
```
struct sockaddr_un

Unix 域套接字（本地进程间通信）地址结构体，定义在 <sys/un.h>。
- 包含 sun_family（地址族，固定为 AF_UNIX）和 sun_path（文件路径名）。
- 示例：绑定到 /tmp/my_socket：
  c 复制代码
```
struct sockaddr_un addr;
addr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(addr.sun_path, "/tmp/my_socket");
```

应用场景差异：

sockaddr_in 用于 TCP/UDP 网络通信（如 Web 服务）。
sockaddr_un 用于同一主机内高效进程间通信（如数据库客户端/服务端）本地通信。
强制类型转换是常见做法：调用 bind() 时需将 sockaddr_in 或 sockaddr_un 指针转换为 sockaddr*。此举类似于C++中的多态继承机制父类指针指向子类对象；

UDP套接字基本流程详解

创建UDP套接字

c 复制代码

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
// AF_INET表示IPv4协议
// SOCK_DGRAM表示数据报套接字(UDP)
// 返回值是套接字描述符，失败返回-1

初始化本地地址结构

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struct sockaddr_in local;
memset(&local, 0, sizeof(local));  // 清空结构体
local.sin_family = AF_INET;        // 地址族
local.sin_port = htons(_port);     // 端口号(网络字节序)
local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 监听所有网络接口

绑定套接字

c 复制代码

int n = bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));
// 将套接字与本地地址绑定
// 成功返回0，失败返回-1

接收数据

c 复制代码

struct sockaddr_in peer;
socklen_t len = sizeof(peer);
recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, 
        (struct sockaddr *)&peer, &len);
// 接收数据并保存发送方地址信息
// buffer: 接收缓冲区
// 最后一个参数是地址结构长度(输入输出参数)

发送数据

c 复制代码

sendto(_sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, 
      (struct sockaddr *)&peer, len);
// 向指定地址发送数据
// peer: 目标地址结构
// len: 地址结构长度

TCP套接字基本流程详解

服务器端流程

c 复制代码

// 1. 创建套接字
int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

// 2. 设置地址重用
int opt = 1;
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

// 3. 绑定地址
struct sockaddr_in servaddr;
// ...初始化servaddr...
bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

// 4. 监听连接
listen(listenfd, 5);  // 5是等待队列长度

// 5. 接受连接
struct sockaddr_in clientaddr;
socklen_t len = sizeof(clientaddr);
int connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &len);

// 6. 收发数据
recv(connfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
send(connfd, buffer, strlen(buffer), 0);

// 7. 关闭连接
close(connfd);

客户端流程

c 复制代码

// 1. 创建套接字
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

// 2. 连接服务器
struct sockaddr_in servaddr;
// ...初始化servaddr...
connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

// 3. 收发数据
send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);
recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);

// 4. 关闭连接
close(sockfd);

主要区别：

TCP需要建立连接(connect/accept)，UDP不需要
TCP使用send/recv，UDP使用sendto/recvfrom
TCP保证可靠传输，UDP不保证
TCP是面向流的，UDP是面向数据报的

源ip地址和目的ip地址 和端口号

Socket

网络字节序

主机字节序和网络字节序的转换

Socket编程API

socket参数：

domain (地址族/协议族)

type (套接字类型)

protocol (具体协议)

bind参数详解:

socket参数:

address参数:

address_len参数:

Listen参数详解

bindlog 是并发连接数 指定最大的监听队列长度 决定了可以连接的最大长度

Accept和Bind参数

Sockaddr结构

UDP套接字基本流程详解

TCP套接字基本流程详解

源ip地址和目的ip地址和端口号

bindlog 是并发连接数指定最大的监听队列长度决定了可以连接的最大长度