网络通信与Socket

Socket通信模型

Socket 编程详解

套接字概念
Socket中文意思是“插座”&＃xff0c;在Linux环境下&＃xff0c;用于表示进程x间网络通信的特殊文件类型。本质为内核借助缓冲区形成的伪文件。
既然是文件&＃xff0c;那么理所当然的&＃xff0c;我们可以使用文件描述符引用套接字。Linux系统将其封装成文件的目的是为了统一接口&＃xff0c;使得读写套接字和读写文件的操作一致。区别是文件主要应用于本地持久化数据的读写&＃xff0c;而套接字多应用于网络进程间数据的传递。
在TCP/IP协议中&＃xff0c;“IP地址&＃43;TCP或UDP端口号”唯一标识网络通讯中的一个进程。“IP地址&＃43;端口号”就对应一个socket。欲建立连接的两个进程各自有一个socket来标识&＃xff0c;那么这两个socket组成的socket pair就唯一标识一个连接。因此可以用Socket来描述网络连接的一对一关系。
套接字通信原理如下图所示&＃xff1a;

Socket 通信创建流程图

网络字节序

在计算机世界里&＃xff0c;有两种字节序&＃xff1a;

大端字节序 - 低地址高字节,高地址低字节
小段字节序 - 低地址低字节,高地址高字节


内存中的多字节数据相对于内存地址有大端和小端之分&＃xff0c;磁盘文件中的多字节数据相对于文件中的偏移地址也有大端小端之分。网络数据流同样有大端小端之分&＃xff0c;那么如何定义网络数据流的地址呢&＃xff1f;发送主机通常将发送缓冲区中的数据按内存地址从低到高的顺序发出&＃xff0c;接收主机把从网络上接到的字节依次保存在接收缓冲区中&＃xff0c;也是按内存地址从低到高的顺序保存&＃xff0c;因此&＃xff0c;网络数据流的地址应这样规定&＃xff1a;先发出的数据是低地址&＃xff0c;后发出的数据是高地址。
TCP/IP协议规定&＃xff0c;网络数据流应采用大端字节序&＃xff0c;即低地址高字节。
例如端口号是1001&＃xff08;0x3e9&＃xff09;&＃xff0c;由两个字节保存&＃xff0c;采用大端字节序&＃xff0c;则低地址是0x03&＃xff0c;高地址是0xe9&＃xff0c;也就是先发0x03&＃xff0c;再发0xe9&＃xff0c;这16位在发送主机的缓冲区中也应该是低地址存0x03&＃xff0c;高地址存0xe9。但是&＃xff0c;如果发送主机是小端字节序的&＃xff0c;这16位被解释成0xe903&＃xff0c;而不是1001。因此&＃xff0c;发送主机把1001填到发送缓冲区之前需要做字节序的转换。同样地&＃xff0c;接收主机如果是小端字节序的&＃xff0c;接到16位的源端口号也要做字节序的转换。如果主机是大端字节序的&＃xff0c;发送和接收都不需要做转换。同理&＃xff0c;32位的IP地址也要考虑网络字节序和主机字节序的问题。
为使网络程序具有可移植性&＃xff0c;使同样的C代码在大端和小端计算机上编译后都能正常运行&＃xff0c;可以调用以下库函数做网络字节序和主机字节序的转换。
#include

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
h表示host&＃xff0c;n表示network&＃xff0c;l表示32位长整数&＃xff0c;s表示16位短整数。
如果主机是小端字节序&＃xff0c;这些函数将参数做相应的大小端转换然后返回&＃xff0c;如果主机是大端字节序&＃xff0c;这些函数不做转换&＃xff0c;将参数原封不动地返回。