什么是socket
你经常听到人们谈论着 “socket”,或许你还不知道它的确切含义。现在让我告诉你:它是使用 标准Unix 文件描述符 (file descriptor) 和其它程序通讯的方式。什么?你也许听到一些Unix高手(hacker)这样说过:“呀,Unix中的一切就是文件!”那个家伙也许正在说到一个事实:Unix 程序在执行任何形式的 I/O 的时候,程序是在读或者写一个文件描述符。一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数。但是(注意后面的话),这个文件可能是一个网络连接,FIFO,管道,终端,磁盘上的文件或者什么其它的东西。Unix 中所有的东西就是文件!所以,你想和Internet上别的程序通讯的时候,你将要使用到文件描述符。你必须理解刚才的话。现在你脑海中或许冒出这样的念头:“那么我从哪里得到网络通讯的文件描述符呢?”,这个问题无论如何我都要回答:你利用系统调用 socket(),它返回套接字描述符 (socket descriptor),然后你再通过它来进行send() 和 recv()调用。“但是...”,你可能有很大的疑惑,“如果它是个文件描述符,那么为什 么不用一般调用read()和write()来进行套接字通讯?”简单的答案是:“你可以使用!”。详细的答案是:“你可以,但是使用send()和recv()让你更好的控制数据传输。”存在这样一个情况:在我们的世界上,有很多种套接字。有DARPA Internet 地址 (Internet 套接字),本地节点的路径名 (Unix套接字),CCITT X.25地址 (你可以将X.25 套接字完全忽略)。也许在你的Unix 机器上还有其它的。我们在这里只讲第一种:Internet 套接字。
Internet 套接字的两种类型 :
什么意思?有两种类型的Internet 套接字?是的。不,我在撒谎。其实还有很多,但是我可不想吓着你。我们这里只讲两种。除了这些, 我打算另外介绍的 "Raw Sockets" 也是非常强大的,很值得查阅。
那么这两种类型是什么呢?一种是"Stream Sockets"(流格式),另外一种是"Datagram Sockets"(数据包格式)。我们以后谈到它们的时候也会用到"SOCK_STREAM" 和 "SOCK_DGRAM"。数据报套接字有时也叫“无连接套接字”(如果你确实要连接的时候可以用connect()。) 流式套接字是可靠的双向通讯的数据流。如果你向套接字按顺序输出“1,2”,那么它们将按顺序“1,2”到达另一边。它们是无错误的传递的,有自己的错误控制,在此不讨论。
有什么在使用流式套接字?你可能听说过 telnet,不是吗?它就使用流式套接字。你需要你所输入的字符按顺序到达,不是吗?同样,WWW浏览器使用的 HTTP 协议也使用它们来下载页面。实际上,当你通过端口80 telnet 到一个 WWW 站点,然后输入 “GET pagename” 的时候,你也可以得到 HTML 的内容。为什么流式套接字可以达到高质量的数据传输?这是因为它使用了“传输控制协议 (The Transmission Control Protocol)”,也叫 “TCP” (请参考 RFC-793 获得详细资料。)TCP 控制你的数据按顺序到达并且没有错
误。你也许听到 “TCP” 是因为听到过 “TCP/IP”。这里的 IP 是指“Internet 协议”(请参考 RFC-791。) IP 只是处理Internet 路由而已。
那么数据报套接字呢?为什么它叫无连接呢?为什么它是不可靠的呢?有这样的一些事实:如果你发送一个数据报,它可能会到达,它可能次序颠倒了。如果它到达,那么在这个包的内部是无错误的。数据报也使用 IP 作路由,但是它不使用 TCP。它使用“用户数据报协议 (User Datagram Protocol)”,也叫 “UDP” (请参考 RFC-768。)
为什么它们是无连接的呢?主要是因为它并不象流式套接字那样维持一个连接。你只要建立一个包,构造一个有目标信息的IP 头,然后发出去。无需连接。它们通常使用于传输包-包信息。简单的应用程序有:tftp, bootp等等。
你也许会想:“假如数据丢失了这些程序如何正常工作?”我的朋友,每个程序在 UDP 上有自己的协议。例如,tftp 协议每发出的一个被接受到包,收到者必须发回一个包来说“我收到了!” (一个“命令正确应答”也叫“ACK” 包)。如果在一定时间内(例如5秒),发送方没有收到应答,它将重新发送,直到得到 ACK。这一ACK过程在实现SOCK_DGRAM 应用程序的时候非常重要。
简单的发送和接收实现
服务器端接收代码:
#include <Winsock2.h>#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")#include <stdio.h>#include <memory.h>void main(){WSAData wsd;WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);SOCKET s =NULL;s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);struct sockaddr_in ch;memset(&ch,0,sizeof(ch));ch.sin_family=AF_INET;ch.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;ch.sin_port=htons(1041);int b=bind(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));#define QUEUE_SIZE 5int l=listen(s,QUEUE_SIZE);printf("正在监听本机的1041端口!/n");SOCKET sc=accept(s,0,0);printf("客户端已经连接到本机的1041端口!/n");#define BUF_SIZE 4096int receByt=0;while(1){char buf[BUF_SIZE];receByt=recv(sc,buf,BUF_SIZE,0);buf[receByt]='/0';if(receByt>0){printf("接收的消息是:%s/n",buf);}else{printf("接收消息结束!");break;}}int ic=closesocket(sc);int is=closesocket(s);}
客户端发送的代码:
#include <Winsock2.h>#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")#include <stdio.h>#include <memory.h>#include <string.h>void main(){WSAData wsd;WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);SOCKET s =NULL;s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);struct sockaddr_in ch;memset(&ch,0,sizeof(ch));ch.sin_family=AF_INET;ch.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");ch.sin_port=htons(1041);int c=connect(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));printf("已经连接到服务器的1041端口!现在可以向服务器发送消息了!/n");#define BUF_SIZE 4096char info[1024],buf[BUF_SIZE];while(1){gets(info);if(info[0]=='/0')break;strcpy(buf,info);int nsend=send(s,buf,strlen(buf),0);}int ic=closesocket(s);}
程序代码经过了优化,并且整合多线程,把接收和发送放到同一个文件中,使用参数模式调用发送和接收模块。增加了创建SOCKET的创建的时候s句柄(或对象)判断返回值是否为INVALID_SOCKET,以及socket的bind操作的返回值是否为SOCKET_ERROR,其他socket的操作应该也判断SOCKET_ERROR,以保证程序的稳定性,这里只是测试代码就不去写这么多了,剩下的就由你个人发挥。
#include <Winsock2.h>#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")#include <stdio.h>#include <memory.h>#include <string.h>#include <pthread.h>void Receive();void Send();void creatThread();SOCKET s =NULL;pthread_t t[1000];int threadCount=0;void main(int argc,char* argv[]){ printf("本程序制作人学号:713901040041/n"); printf("程序说明:服务器端和客户端为同一个程序,请使用不同的参数运行./n"); printf("接收程序请使用 r参数;发送程序请使用 s参数。/n"); //printf("len : %d/n", argc); //printf("count %d/n",argc); //printf("value: %s/n",argv[1]); //printf("%d",argv[1][0]=='r'); if(argc<=1) { printf("please input program arguments .../n"); exit(0); } if(argc>1 && argv[1][0]=='r') { printf("run receive .../n"); Receive(); } if(argc>1 && argv[1][0]=='s') { printf("run send .../n"); Send(); }}void* receiveWork(void * args){ SOCKET sc=accept(s,0,0); if(sc==INVALID_SOCKET) { printf("sc Error"); } creatThread(); printf("----------客户端已经连接到本机的%d线程连接!/n",threadCount-2);#define BUF_SIZE 4096 int receByt=0; while(1) { char buf[BUF_SIZE]; receByt=recv(sc,buf,BUF_SIZE,0); buf[receByt]='/0'; if(receByt>0) { printf("线程接收的消息是:%s/n",buf); } else { printf("客户端已退出,"); break; } } int ic=closesocket(sc); printf("服务器结束连接!/n"); return NULL;}void creatThread(){ pthread_create(&t[threadCount++],NULL,receiveWork,NULL);}void Receive(){ WSAData wsd; WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd); s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); if(s==INVALID_SOCKET) { printf("socket created Error"); } struct sockaddr_in ch; memset(&ch,0,sizeof(ch)); ch.sin_family=AF_INET; ch.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; ch.sin_port=htons(1041); int b=bind(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch)); if(b==SOCKET_ERROR) { printf("bind 失败,出错代码是:%d/n",WSAGetLastError()); exit(0); }#define QUEUE_SIZE 5 int l=listen(s,QUEUE_SIZE); printf("正在监听本机的1041端口!/n"); creatThread(); for(int i=0;i<1000;i++) { pthread_join(t[i],NULL); }int is=closesocket(s);}void Send(){ WSAData wsd; WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd); SOCKET s =NULL; s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); if(s==INVALID_SOCKET) { printf("socket created Error"); } struct sockaddr_in ch; memset(&ch,0,sizeof(ch)); ch.sin_family=AF_INET; ch.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); ch.sin_port=htons(1041); int c=connect(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch)); printf("已经连接到服务器的1041端口!现在可以向服务器发送消息了!/n");#define BUF_SIZE 4096 char info[1024],buf[BUF_SIZE]; while(1) { gets(info); if(info[0]=='/0') break; strcpy(buf,info); int nsend=send(s,buf,strlen(buf),0); } int ic=closesocket(s);}
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