socket概述

发布时间:2017-4-25 16:31:20 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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1.socket定义 在 Linux 中的网络编程是通过socket接口来进行的。人们常说的socket接口是一种特殊 的I/O,它也是一种文件描述符。每一个socket都用一个半相关描述{协议,本地地址、本地 端口}来表示;一个完整的套接字则用一个相关描述{协议,本地地址、本地端口、远程地址、 远程端口}。socket也有一个类似于打开文件的函数调用,该函数返回一个整型的socket描述 符,随后的连接建立、数据传输等操作都是通过socket来实现的。 2.socket类型 常见的 socket有3 种类型如下。 (1)流式socket(SOCK_STREAM) 流式套接字提供可靠的、面向连接的通信流;它使用TCP协议,从而保证了数据传输的 正确性和顺序性。 (2)数据报socket(SOCK_DGRAM) 数据报套接字定义了一种无连接的服务,数据通过相互独立的报文进行传输,是无序的, 并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP。 (3)原始socket 原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问,它功能强大但使用较为不便, 主要用于一些协议的开发。 10.2.2地址及顺序处理 1.地址结构相关处理 (1)数据结构介绍 下面首先介绍两个重要的数据类型:sockaddr 和sockaddr_in,这两个结构类型都是用来 保存socket信息的,如下所示: struct sockaddr { unsigned short sa_family; /*地址族*/ char sa_data[14]; /*14字节的协议地址,包含该socket的IP地址和端口号。*/ }; struct sockaddr_in { short int sa_family; /*地址族*/ unsigned short int sin_port; /*端口号*/ struct in_addr sin_addr; /*IP地址*/     unsigned char sin_zero[8]; /*填充0 以保持与struct sockaddr同样大小*/ }; 这两个数据类型是等效的,可以相互转化,通常sockaddr_in数据类型使用更为方便。在 建立socketadd或sockaddr_in后,就可以对该socket 进行适当的操作了。 (2)结构字段 表 10.1 列出了该结构sa_family字段可选的常见值。 表10.1 结构定义头文件#include <netinet/in.h> AF_INET:IPv4协议 AF_INET6:IPv6协议 AF_LOCAL:UNIX域协议 AF_LINK:链路地址协议 Sa_family AF_KEY:密钥套接字(socket) 对了解sockaddr_in其他字段的含义非常清楚,具体的设置涉及到其他函数,在后面会有 详细讲解。 2.数据存储优先顺序 (1)函数说明 计算机数据存储有两种字节优先顺序:高位字节优先和低位字节优先。Internet上数据以 高位字节优先顺序在网络上传输,因此在有些情况下,需要对这两个字节存储优先顺序进行 相互转化。这里用到了四个函数:htons、ntohs、htonl、ntohl。这四个地址分别实现网络字节 序和主机字节序的转化,这里的h 代表host,n 代表network,s 代表short,l 代表long。通 常16 位的IP端口号用s 代表,而IP地址用l来代表。 (2)函数格式说明 表 10.2 列出了这4 个函数的语法格式。 表10.2 htons等函数语法要点 所需头文件#include <netinet/in.h> 函数原型 uint16_t htons(unit16_t host16bit) uint32_t htonl(unit32_t host32bit) uint16_t ntohs(unit16_t net16bit) uint32_t ntohs(unit32_t net32bit) host16bit:主机字节序的16bit数据 host32bit:主机字节序的32bit数据 net16bit:网络字节序的16bit 数据 函数传入值 net32bit:网络字节序的32bit 数据 《嵌入式Linux应用程序开发详解》——第10章、嵌入式Linux网络编程   成功:返回要转换的字节序 函数返回值 出错:-1 注意 调用该函数只是使其得到相应的字节序,用户不需清楚该系统的主机字节序和网络字节序是否 真正相等。如果是相同不需要转换的话,该系统的这些函数会定义成空宏。 3.地址格式转化 (1)函数说明 通常用户在表达地址时采用的是点分十进制表示的数值(或者是以冒号分开的十进制 IPv6 地址),而在通常使用的socket 编程中所使用的则是二进制值,这就需要将这两个数值 进行转换。这里在IPv4 中用到的函数有inet_aton、inet_addr 和inet_ntoa,而IPv4 和IPv6 兼 容的函数有inet_pton 和inet_ntop。由于IPv6 是下一代互联网的标准协议,因此,本书讲解 的函数都能够同时兼容IPv4 和IPv6,但在具体举例时仍以IPv4 为例。 这里inet_pton 函数是将点分十进制地址映射为二进制地址,而inet_ntop 是将二进制地 址映射为点分十进制地址。 (2)函数格式 表 10.3 列出了inet_pton函数的语法要点。 表 10.3 inet_pton函数语法要点 所需头文件#include <arpa/inet.h> 函数原型int inet_pton(int family,const char *strptr, void *addrptr) AF_INET:IPv4协议 family AF_INET6:IPv6协议 strptr:要转化的值 函数传入值 addrptr:转化后的地址 成功:0 函数返回值 出错:-1 表 10.4 列出了inet_ntop函数的语法要点。 表10.4 inet_ntop 函数语法要点 所需头文件#include <arpa/inet.h> 函数原型int inet_ntop(int family, void *addrptr, char *strptr, size_t len) AF_INET:IPv4协议 family AF_INET6:IPv6协议 addrptr:转化后的地址 函数传入值 strptr:要转化的值     Len:转化后值的大小 成功:0 函数返回值 出错:-1 4.名字地址转化 (1)函数说明 通常,人们在使用过程中都不愿意记忆冗长的IP 地址,尤其到IPv6 时,地址长度多达 128 位,那时就更加不可能一次次记忆那么长的IP地址了。因此,使用主机名将会是很好的 选择。在Linux 中,同样有一些函数可以实现主机名和地址的转化,最为常见的有 gethostbyname、gethostbyaddr、getaddrinfo等,它们都可以实现IPv4 和IPv6 的地址和主机名 之间的转化。其中gethostbyname 是将主机名转化为IP 地址,gethostbyaddr 则是逆操作,是 将IP地址转化为主机名,另外getaddrinfo还能实现自动识别IPv4地址和IPv6地址。 gethostbyname和gethostbyaddr 都涉及____________到一个hostent 的结构体,如下所示: Struct hostent{ char *h_name;/*正式主机名*/ char **h_aliases;/*主机别名*/ int h_addrtype;/*地址类型*/ int h_length;/*地址长度*/ char **h_addr_list;/*指向IPv4或IPv6的地址指针数组*/ } 调用该函数后就能返回hostent 结构体的相关信息。 getaddrinfo函数涉及到一个addrinfo的结构体,如下所示: struct addrinfo{ int ai_flags;/*AI_PASSIVE,AI_CANONNAME;*/ int ai_family;/*地址族*/ int ai_socktype;/*socket类型*/ int ai_protocol;/*协议类型*/ size_t ai_addrlen;/*地址长度*/ char *ai_canoname;/*主机名*/ struct sockaddr *ai_addr;/*socket结构体*/ struct addrinfo *ai_next;/*下一个指针链表*/ } hostent 结构体而言,addrinfo结构体包含更多的信息。 (2)函数格式 表 10.5 列出了gethostbyname函数的语法要点。 表10.5 gethostbyname函数语法要点 《嵌入式Linux应用程序开发详解》——第10章、嵌入式Linux网络编程   所需头文件#include <netdb.h> 函数原型Struct hostent *gethostbyname(const char *hostname) 函数传入值Hostname:主机名 成功:hostent类型指针 函数返回值 出错:-1 调用该函数时可以首先对addrinfo结构体中的h_addrtype和h_length进行设置,若为IPv4可 设置为AF_INET和4;若为IPv6可设置为AF_INET6和16;若不设置则默认为IPv4地址类型。 表 10.6 列出了getaddrinfo函数的语法要点。 表10.6 getaddrinfo函数语法要点 所需头文件#include <netdb.h> 函数原型Int getaddrinfo(const char *hostname,const char *service,const struct addrinfo *hints,struct addrinfo **result) Hostname:主机名 service:服务名或十进制的串口号字符串 hints:服务线索 函数传入值 result:返回结果 成功:0 函数返回值 出错:-1 在调用之前,首先要对hints 服务线索进行设置。它是一个addrinfo 结构体,表10.7 列 举了该结构体常见的选项值。 表10.7 addrinfo结构体常见选项值 结构体头文件#include <netdb.h> AI_PASSIVE:该套接口是用作被动地打开 ai_flags AI_CANONNAME:通知getaddrinfo函数返回主机的名字 AF_INET:IPv4协议 family AF_INET6:IPv6协议 AF_UNSPE:IPv4或IPv6均可 SOCK_STREAM:字节流套接字socket(TCP) ai_socktype SOCK_DGRAM:数据报套接字socket(UDP) IPPROTO_IP:IP协议 IPPROTO_IPV4:IPv4协议4 IPPROTO_IPV6:IPv6协议 IPPROTO_UDP:UDP ai_protocol IPPROTO_TCP:TCP     注意 (1)通常服务器端在调用getaddrinfo 之前,ai_flags 设置AI_PASSIVE,用于bind 函数(用于 端口和地址的绑定后面会讲到),主机名nodename通常会设置为NULL。 (2)客户端调用getaddrinfo时,ai_flags 一般不设置AI_PASSIVE,但是主机名nodename 和服 务名servname(端口)则应该不为空。 (3)即使不设置ai_flags为AI_PASSIVE,取出的地址也并非不可以被bind,很多程序中ai_flags 直接设置为0,即3个标志位都不设置,这种情况下只要hostname和servname设置的没有问题 就可以正确bind。 (3)使用实例 下面的实例给出了getaddrinfo 函数用法的示例,在后面小节中会给出gethostbyname 函 数用法的例子。 /*getaddrinfo.c*/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <netdb.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/socket.h> int main() { struct addrinfo hints,*res=NULL; int rc; memset(&hints,0,sizeof(hints)); /*设置addrinfo结构体中各参数*/ hints.ai_family=PF_UNSPEC; hints.ai_socktype=SOCK_DGRAM; hints.ai_protocol=IPPROTO_UDP; /*调用getaddinfo函数*/ rc=getaddrinfo("127.0.0.1","123",&hints,&res); if (rc != 0) { perror("getaddrinfo"); exit(1); } else printf("getaddrinfo success\n"); }   运行结果如下所示: [root@(none) tmp]# getaddrinfo success

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