socket编程预备

1.进程是人在系统中的代表，只要进程拿到数据就相当于人拿到数据

2.数据传输到主机不是目的而是手段。数据到达主机内部，再交给主机内的进程才是目的

3.进程（内存）--> 网卡-->网络

4.网络通信的本质是两个不同主机的进程进行数据交互

或者说：网络通信的本质是进程间通信

5.端口号是传输层的内容，大小为2字节，用来标识一个进程的唯一性

6.端口号 VS pid

（1）不是所有进程都要进行网络通信，即进程一定有pid，但是不一定有端口号

（2）从技术手段上来说，用pid计数是可行的，但是pid是一个系统概念，若pid变化了，网络也要跟着变化，两者是解耦的

7.IP地址表示全网唯一的主机

port表示该主机内唯一的网络进程

IP+port=全网内唯一的一个进程=socket

----->网络通信的本质是全网内唯二的两个进程间通信

8.一个端口号只能对应一个进程，但是一个进程可以对应多个端口号

9.端口号的范围：0~65535，其中0~1023是知名端口号，作为一些公共熟知的端口使用；1024~65535是由操作系统动态分配的端口号

10.传输层的典型代表：TCP协议，UDP协议

（1）TCP：有连接，可靠传输，面向字节流

（2）UDP：无连接，不可靠传输，面向数据报

11.网络字节序：凡是到达网络的数据必须是以大端形式存储的

12.socket编程的接口（已使用UDP协议为例）

<1>套接字类型：

• 流式Socket（SOCK_STREAM）：可靠双向字节流（TCP）
• 数据报Socket（SOCK_DGRAM）：无连接数据包（UDP）
• 原始Socket（SOCK_RAW）：直接访问IP层

地址结构

struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family;  // AF_INET/AF_INET6
    in_port_t      sin_port;    // 16位端口号（网络字节序）
    struct in_addr sin_addr;    // IPv4地址
};

<2>int socket(int domain, int type, int protocol);

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

作用：创建网络通信端点的核心函数，属于套接字API的基础部分

参数介绍

1. domain（地址族）
   • AF_INET：IPv4协议（常设置为这种形式）
   • AF_INET6：IPv6协议
   • AF_LOCAL（或AF_UNIX）：本地进程间通信（IPC）
   • AF_PACKET：底层数据包访问
2. type（套接字类型）
   • SOCK_STREAM：面向连接的流式套接字（TCP）
   • SOCK_DGRAM：无连接的数据报套接字（UDP）
   • SOCK_RAW：原始套接字（直接访问网络层）
   • SOCK_SEQPACKET：可靠的数据包序列传输
3. protocol（协议类型）
   • 通常设为0，系统会自动选择指定domain和type下的默认协议
   • 特殊需求时可指定具体协议号（如IPPROTO_TCP）

返回值：

• 成功：返回新的套接字描述符（非负整数）
• 失败：返回-1，并设置errno表示错误类型

<3>int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

作用：bind() 函数是网络编程中用于将套接字与特定地址和端口绑定的关键函数，通常用于服务端程序

参数介绍

1. sockfd
   • 通过socket()函数创建的套接字描述符
2. addr
   • 指向sockaddr结构体的指针，包含要绑定的地址和端口信息
   • 实际使用时通常转换为特定协议的结构体（如sockaddr_in）
3. addrlen
   • 地址结构体的长度（字节数）

返回值：

• 成功：返回0
• 失败：返回-1，并设置errno表示错误类型

<4>ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                 struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                 struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

作用：recvfrom() 函数是网络编程中用于从套接字接收数据的核心函数，特别适用于无连接协议（如UDP）或需要获取发送方地址信息的场景

参数介绍

1. sockfd
   • 套接字描述符（需为已绑定的UDP套接字或面向无连接的套接字）。
2. buf
   • 指向接收缓冲区的指针，用于存储接收到的数据。
3. len
   • 缓冲区长度（字节数）。
4. flags
   • 控制接收行为的标志位（常用值）：
     • 0：默认阻塞接收。
     • MSG_DONTWAIT：非阻塞模式。
     • MSG_PEEK：查看数据但不移除缓冲区。
     • MSG_WAITALL：等待接收完整数据（不适用于UDP）。
5. src_addr
   • 输出参数，指向sockaddr结构体的指针，用于存储发送方地址信息。
   • 若无需获取发送方地址，可设为NULL。
6. addrlen
   • 输入/输出参数：
     • 输入时：指定src_addr结构体的长度。
     • 输出时：返回实际填充的地址长度。
   • 若无需获取发送方地址，可设为NULL。

返回值

• 成功：返回实际接收的字节数（可能小于len）。
• 错误：返回-1，并设置errno表示错误类型（如EAGAIN非阻塞模式下无数据可读）。
• 对端关闭：返回0（仅适用于面向连接的套接字，UDP中不适用）。

<5>ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
               const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
               const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

作用：sendto() 函数是网络编程中用于通过无连接套接字（如UDP）发送数据的核心函数。它允许指定目标地址，适用于需要向特定接收方发送数据报的场景。

参数介绍

1. sockfd
   • 套接字描述符（需为已绑定的UDP套接字或面向无连接的套接字）。
2. buf
   • 指向待发送数据的缓冲区指针。
3. len
   • 要发送的数据长度（字节数）。
4. flags
   • 控制发送行为的标志位（常用值）：
     • 0：默认阻塞发送。
     • MSG_DONTWAIT：非阻塞模式。
     • MSG_CONFIRM：通知协议层链路层缓存有效（仅部分系统支持）。
     • MSG_MORE：后续还有数据要发送（如TCP的Nagle算法优化）。
5. dest_addr
   • 指向sockaddr结构体的指针，指定目标地址和端口。
   • 若套接字已连接（通过connect()），可设为NULL。
6. addrlen
   • 目标地址结构体的长度（字节数）。

返回值

• 成功：返回实际发送的字节数（可能小于len）。
• 错误：返回-1，并设置errno表示错误类型（如EAGAIN非阻塞模式下无法立即发送）。