网络编程Socket |

网络中的进程通常由一个三元组来标识，包括协议、本地地址和端口。

主机字节次序与网络字节次序

对于一个4字节的整数：0x11223344，占用四个字节存储单元，在主机中有两种主机字节次序：

	Bytes3	Bytes2	Bytes1	Bytes0
Little Endian :	11	22	33	44
Big Endian :	44	33	22	11

x86采用小端方式，PowerPC和Sparc采用大端方式。
为了保证互连性，要求所有的数据按照统一字节顺序传输，于是出现了网络字节次序，规定与x86的主机字节次序相反。

在UNIX中提供如下API用于转换：

#include <arpa/inet.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

进程经网络通信时，有两种方法可以选择：

面向连接方式，就是通信双方在通信时，要事先建立一条通信线路，
其过程有建立连接、使用连接和释放连接三个过程。
TCP协议就是一种面向连接服务的协议，电话系统是一个面向连接的模式。
无连接方式，就是通信双方不需要事先建立一条通信线路，
而是把每个带有目的地址的包（报文分组）送到线路上，由系统选定路线进行传输。
IP、UDP协议就是一种无连接协议，邮政系统是一个无连接的模式。

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

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

Socket类型：

流套接字，SOCK_STREAM，用于提供面向连接、可靠的数据传输服务
数据包套接字，SOCK_DGRAM，用于提供无连接服务，不能保证数据的可靠性
原始套接字，SOCK_RAW

Raw socket与标准套接字（SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM）的区别：

raw socket可以读写内核没有处理的IP数据包，而流套接字只能读取TCP数据，数据包套接字只能读取UDP数据。
使用raw socket可以避开TCP/IP处理机制，被传送的数据包可以被直接传送给需要它的应用程序。

raw socket植根于操作系统网络核心（Network Core），而标准socket则“悬浮”于TCP和UDP协议的外围。

套接字寻址API：

include <netdb.h>

//获取主机名和IP地址
struct hostent *gethostbyname(const char *name);
struct hostent *gethostbyaddr(const void *addr, socklen_t len, int type);
//获取服务与端口地址
struct servent *getservbyname(const char *name, const char *proto);
struct servent *getservbyport(int port, const char *proto);

套接字选项API：

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

//获取套接字选项的设置情况
int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
//设置套接字选项
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

套接字API：

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

int socket(int domain, int type, int protocol);
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
int listen(int sockfd, int backlog);
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t addrlen);
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
int shutdown(int sockfd, int how);

bind函数使用通用地址结构struct sockaddr来设置套接字地址，
而在网络通信时必须使用sockaddr_in来构造一个套接字地址，
所以，调用bind时，需要将sockaddr_in结构类型强制转换为struct sockaddr结构类型。

listen函数仅被TCP服务器调用。当函数socket创建一个套接字时，它被假设为一个主动套接字，
listen将此套接字转换为被动套接字，指示内核应接受向此套接字的连接请求，
同时维护两个队列（未完成连接队列、已完成连接队列）排队连接请求。

服务器套接字进入侦听状态后，必须通过函数accept接收客户进程提交的连接请求，从而完成一个套接字的完整连接。

套接字的数据收发即可以使用文件库函数 read/write ，也可以使用套接字的专用收发函数 recv/send 。

TCP是面向连接的通信协议，采用客户机-服务器模式。套接字的全部工作流程如下所述：

服务器启动进程，调用Socket创建一个基于TCP协议的流套接字描述符。
其次，服务进程调用bind命名套接字，将套接字描述符绑定到本地地址和本地端口上，至此Socket的半相关描述—{协议，本地地址，本地端口}—完成。
再次，服务器端调用listen，开始侦听客户端的Socket连接请求。
接下来，客户端创建套接字描述符，并且调用connect向服务端提交连接请求。服务器端接收到客户端连接请求后，调用accept接受，并创建一个新的套接字描述符与客户端建立连接，然后原套接字描述符继续侦听客户端的连接请求。
客户端与服务器端的新套接字进行数据传送，调用write或send向对方发送数据，调用read或recv接收数据。
在数据交流完毕后，双方调用close或者shutdown半闭套接字。

基于TCP（面向连接）的socket编程TCP是面向连接的，可靠的传输协议

服务器端程序：

创建套接字（socket）
将套接字绑定到一个本机地址和端口上（bind）
将套接字设为监听模式，准备接收客户请求（listen）
等待客户请求到来，当请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字（accept）
用返回的套接字和客户端进行通信（send/recv）
返回，等待另一个用户的请求
关闭套接字

客户端程序：

创建套接字（socket）
向服务器端发送连接请求（connect）
和服务器进行通信（recv/send）
关闭套接字

基于UDP（面向无连接）的socket编程UDP是无连接的，不可靠的传输协议

服务器端（接收端）程序：

创建套接字(socket)
将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind）
等待接收数据（recvfrom）
关闭套接字

客户端（发送端）程序：

创建套接字（socket）
发送数据（sendto）
关闭套接字