套接字在网络编程中的作用是什么(套接字实现原理)

http://www.itjxue.com  2023-02-28 15:22  来源:未知  点击次数: 

Socket编程中到底什么是套接字?

简单的说就是通信的两方的一种约定,用套接字中的相关函数来完成通信过程

应用层通过传输层进行数据通信时,TCP和UDP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了称为套接字(Socket)的接口。

区分不同应用程序进程间的网络通信和连接,主要有3个参数:通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。Socket原意是 “插座”。通过将这3个参数结合起来,与一个“插座”Socket绑定,应用层就可以和传输层通过套接字接口,区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信,实现数据传输的并发服务。

-- win API socket

本文所谈到的Socket函数如果没有特别说明,都是指的Windows Socket API。

一、WSAStartup函数

int WSAStartup(

WORD wVersionRequested,

LPWSADATA lpWSAData

);

使用Socket的程序在使用Socket之前必须调用WSAStartup函数。该函数的第一个参数指明程序请求使用的Socket版本,其中高位字节指明副版本、低位字节指明主版本;操作系统利用第二个参数返回请求的Socket的版本信息。当一个应用程序调用WSAStartup函数时,操作系统根据请求的Socket版本来搜索相应的Socket库,然后绑定找到的Socket库到该应用程序中。以后应用程序就可以调用所请求的 Socket库中的其它Socket函数了。该函数执行成功后返回0。

例:假如一个程序要使用2.1版本的Socket,那么程序代码如下

wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 1 );

err = WSAStartup( wVersionRequested, wsaData );

二、WSACleanup函数

int WSACleanup (void);

应用程序在完成对请求的Socket库的使用后,要调用WSACleanup函数来解除与Socket库的绑定并且释放Socket库所占用的系统资源。

三、socket函数

SOCKET socket(

int af,

int type,

int protocol

);

应用程序调用socket函数来创建一个能够进行网络通信的套接字。第一个参数指定应用程序使用的通信协议的协议族,对于TCP/IP协议族,该参数置PF_INET;第二个参数指定要创建的套接字类型,流套接字类型为SOCK_STREAM、数据报套接字类型为SOCK_DGRAM;第三个参数指定应用程序所使用的通信协议。该函数如果调用成功就返回新创建的套接字的描述符,如果失败就返回INVALID_SOCKET。套接字描述符是一个整数类型的值。每个进程的进程空间里都有一个套接字描述符表,该表中存放着套接字描述符和套接字数据结构的对应关系。该表中有一个字段存放新创建的套接字的描述符,另一个字段存放套接字数据结构的地址,因此根据套接字描述符就可以找到其对应的套接字数据结构。每个进程在自己的进程空间里都有一个套接字描述符表但是套接字数据结构都是在操作系统的内核缓冲里。下面是一个创建流套接字的例子:

struct protoent *ppe;

ppe=getprotobyname("tcp");

SOCKET ListenSocket=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,ppe-p_proto);

四、closesocket函数

int closesocket(

SOCKET s

);

closesocket函数用来关闭一个描述符为s套接字。由于每个进程中都有一个套接字描述符表,表中的每个套接字描述符都对应了一个位于操作系统缓冲区中的套接字数据结构,因此有可能有几个套接字描述符指向同一个套接字数据结构。套接字数据结构中专门有一个字段存放该结构的被引用次数,即有多少个套接字描述符指向该结构。当调用closesocket函数时,操作系统先检查套接字数据结构中的该字段的值,如果为1,就表明只有一个套接字描述符指向它,因此操作系统就先把s在套接字描述符表中对应的那条表项清除,并且释放s对应的套接字数据结构;如果该字段大于1,那么操作系统仅仅清除s在套接字描述符表中的对应表项,并且把s对应的套接字数据结构的引用次数减1。

closesocket函数如果执行成功就返回0,否则返回SOCKET_ERROR。

五、send函数

int send(

SOCKET s,

const char FAR *buf,

int len,

int flags

);

不论是客户还是服务器应用程序都用send函数来向TCP连接的另一端发送数据。客户程序一般用send函数向服务器发送请求,而服务器则通常用 send函数来向客户程序发送应答。该函数的第一个参数指定发送端套接字描述符;第二个参数指明一个存放应用程序要发送数据的缓冲区;第三个参数指明实际要发送的数据的字节数;第四个参数一般置0。这里只描述同步Socket的send函数的执行流程。当调用该函数时,send先比较待发送数据的长度 len和套接字s的发送缓冲区的长度,如果len大于s的发送缓冲区的长度,该函数返回SOCKET_ERROR;如果len小于或者等于s的发送缓冲区的长度,那么send先检查协议是否正在发送s的发送缓冲中的数据,如果是就等待协议把数据发送完,如果协议还没有开始发送s的发送缓冲中的数据或者s的发送缓冲中没有数据,那么send就比较s的发送缓冲区的剩余空间和len,如果len大于剩余空间大小send就一直等待协议把s的发送缓冲中的数据发送完,如果len小于剩余空间大小send就仅仅把buf中的数据copy到剩余空间里(注意并不是send把s的发送缓冲中的数据传到连接的另一端的,而是协议传的,send仅仅是把buf中的数据copy到s的发送缓冲区的剩余空间里)。如果send函数copy数据成功,就返回实际copy的字节数,如果send在copy数据时出现错误,那么send就返回SOCKET_ERROR;如果send在等待协议传送数据时网络断开的话,那么send 函数也返回SOCKET_ERROR。要注意send函数把buf中的数据成功copy到s的发送缓冲的剩余空间里后它就返回了,但是此时这些数据并不一定马上被传到连接的另一端。如果协议在后续的传送过程中出现网络错误的话,那么下一个Socket函数就会返回SOCKET_ERROR。(每一个除 send外的Socket函数在执行的最开始总要先等待套接字的发送缓冲中的数据被协议传送完毕才能继续,如果在等待时出现网络错误,那么该Socket 函数就返回SOCKET_ERROR)

注意:在Unix系统下,如果send在等待协议传送数据时网络断开的话,调用send的进程会接收到一个SIGPIPE信号,进程对该信号的默认处理是进程终止。

六、recv函数

int recv(

SOCKET s,

char FAR *buf,

int len,

int flags

);

不论是客户还是服务器应用程序都用recv函数从TCP连接的另一端接收数据。该函数的第一个参数指定接收端套接字描述符;第二个参数指明一个缓冲区,该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据;第三个参数指明buf的长度;第四个参数一般置0。这里只描述同步Socket的recv函数的执行流程。当应用程序调用recv函数时,recv先等待s的发送缓冲中的数据被协议传送完毕,如果协议在传送s的发送缓冲中的数据时出现网络错误,那么 recv函数返回SOCKET_ERROR,如果s的发送缓冲中没有数据或者数据被协议成功发送完毕后,recv先检查套接字s的接收缓冲区,如果s接收缓冲区中没有数据或者协议正在接收数据,那么recv就一直等待,只到协议把数据接收完毕。当协议把数据接收完毕,recv函数就把s的接收缓冲中的数据 copy到buf中(注意协议接收到的数据可能大于buf的长度,所以在这种情况下要调用几次recv函数才能把s的接收缓冲中的数据copy完。 recv函数仅仅是copy数据,真正的接收数据是协议来完成的),recv函数返回其实际copy的字节数。如果recv在copy时出错,那么它返回 SOCKET_ERROR;如果recv函数在等待协议接收数据时网络中断了,那么它返回0。

注意:在Unix系统下,如果recv函数在等待协议接收数据时网络断开了,那么调用recv的进程会接收到一个SIGPIPE信号,进程对该信号的默认处理是进程终止。

七、bind函数

int bind(

SOCKET s,

const struct sockaddr FAR *name,

int namelen

);

当创建了一个Socket以后,套接字数据结构中有一个默认的IP地址和默认的端口号。一个服务程序必须调用bind函数来给其绑定一个IP地址和一个特定的端口号。客户程序一般不必调用bind函数来为其Socket绑定IP地址和断口号。该函数的第一个参数指定待绑定的Socket描述符;第二个参数指定一个sockaddr结构,该结构是这样定义的:

struct sockaddr {

u_short sa_family;

char sa_data[14];

};

sa_family指定地址族,对于TCP/IP协议族的套接字,给其置AF_INET。当对TCP/IP协议族的套接字进行绑定时,我们通常使用另一个地址结构:

struct sockaddr_in {

short sin_family;

u_short sin_port;

struct in_addr sin_addr;

char sin_zero[8];

};

其中sin_family置AF_INET;sin_port指明端口号;sin_addr结构体中只有一个唯一的字段s_addr,表示IP地址,该字段是一个整数,一般用函数inet_addr()把字符串形式的IP地址转换成unsigned long型的整数值后再置给s_addr。有的服务器是多宿主机,至少有两个网卡,那么运行在这样的服务器上的服务程序在为其Socket绑定IP地址时可以把htonl(INADDR_ANY)置给s_addr,这样做的好处是不论哪个网段上的客户程序都能与该服务程序通信;如果只给运行在多宿主机上的服务程序的Socket绑定一个固定的IP地址,那么就只有与该IP地址处于同一个网段上的客户程序才能与该服务程序通信。我们用0来填充 sin_zero数组,目的是让sockaddr_in结构的大小与sockaddr结构的大小一致。下面是一个bind函数调用的例子:

struct sockaddr_in saddr;

saddr.sin_family = AF_INET;

saddr.sin_port = htons(8888);

saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

bind(ListenSocket,(struct sockaddr *)saddr,sizeof(saddr));

八、listen函数

int listen( SOCKET s, int backlog );

服务程序可以调用listen函数使其流套接字s处于监听状态。处于监听状态的流套接字s将维护一个客户连接请求队列,该队列最多容纳backlog个客户连接请求。假如该函数执行成功,则返回0;如果执行失败,则返回SOCKET_ERROR。

九、accept函数

SOCKET accept(

SOCKET s,

struct sockaddr FAR *addr,

int FAR *addrlen

);

服务程序调用accept函数从处于监听状态的流套接字s的客户连接请求队列中取出排在最前的一个客户请求,并且创建一个新的套接字来与客户套接字创建连接通道,如果连接成功,就返回新创建的套接字的描述符,以后与客户套接字交换数据的是新创建的套接字;如果失败就返回 INVALID_SOCKET。该函数的第一个参数指定处于监听状态的流套接字;操作系统利用第二个参数来返回新创建的套接字的地址结构;操作系统利用第三个参数来返回新创建的套接字的地址结构的长度。下面是一个调用accept的例子:

struct sockaddr_in ServerSocketAddr;

int addrlen;

addrlen=sizeof(ServerSocketAddr);

ServerSocket=accept(ListenSocket,(struct sockaddr *)ServerSocketAddr,addrlen);

十、connect函数

int connect(

SOCKET s,

const struct sockaddr FAR *name,

int namelen

);

客户程序调用connect函数来使客户Socket s与监听于name所指定的计算机的特定端口上的服务Socket进行连接。如果连接成功,connect返回0;如果失败则返回SOCKET_ERROR。下面是一个例子:

struct sockaddr_in daddr;

memset((void *)daddr,0,sizeof(daddr));

daddr.sin_family=AF_INET;

daddr.sin_port=htons(8888);

daddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("133.197.22.4");

connect(ClientSocket,(struct sockaddr *)daddr,sizeof(daddr));

简述Socket(套接字)通信

所谓Socket就是套接字,套接字就是对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点的抽象。

一个套接字就是网络上进程通信的一端,提供了应用层进程利用网络协议交换数据的机制。从所处的地位来讲,套接字上联应用进程,下联网络协议栈,是应用程序通过网络协议进行通信的接口,是应用程序与网络协议根进行交互的接口。

一、Socket(套接字)简介:

Socket(套接字)是通信的基石,是支持TCP/IP协议的路通信的基本操作单元。可以将Socket(套接字)看作不同主机间的进程进行双间通信的端点,它构成了单个主机内及整个网络间的编程界面。Socket(套接字)存在于通信域中,通信域是为了处理一般的线程通过Socket(套接字)通信而引进的一种抽象概念。Socket(套接字)通常和同一个域中的Socket(套接字)交换数据(数据交换也可能穿越域的界限,但这时一定要执行某种解释程序),各种进程使用这个相同的域互相之间用Internet协议簇来进行通信。

Socket(套接字)可以看成是两个网络应用程序进行通信时,各自通信连接中的端点,这是一个逻辑上的概念。它是网络环境中进程间通信的API(应用程序编程接口),也是可以被命名和寻址的通信端点,使用中的每一个Socket(套接字)都有其类型和一个与之相连进程。通信时其中一个网络应用程序将要传输的一段信息写入它所在主机的 Socket(套接字)中,该 Socket(套接字)通过与网络接口卡(NIC)相连的传输介质将这段信息送到另外一台主机的 Socket(套接字)中,使对方能够接收到这段信息。 Socket(套接字)是由IP地址和端口结合的,提供向应用层进程传送数据包的机制。

二、Socket(套接字)表达方式:

Socket(套接字)=(IP地址:端口号),套接字的表示方法是点分十进制的lP地址后面写上端口号,中间用冒号或逗号隔开。每一个传输层连接唯一地被通信两端的两个端点(即两个套接字)所确定。

例如: 如果IP地址是210.37.145.1,而端口号是23,那么得到套接字就是(210.37.145.1:23)。

三、Socket(套接字)的主要类型:

1.流套接字(SOCK_STREAM)

流套接字用于提供面向连接、可靠的数据传输服务。该服务将保证数据能够实现无差错、无重复送,并按顺序接收。流套接字之所以能够实现可靠的数据服务,原因在于其使用了传输控制协议,即TCP(The Transmission Control Protocol)协议。

2.数据报套接字(SOCK_DGRAM)

数据报套接字提供一种无连接的服务。该服务并不能保证数据传输的可靠性,数据有可能在传输过程中丢失或出现数据重复,且无法保证顺序地接收到数据。数据报套接字使用UDP( User DatagramProtocol)协议进行数据的传输。由于数据报套接字不能保证数据传输的可靠性,对于有可能出现的数据丢失情况,需要在程序中做相应的处理。

3.原始套接字(SOCK_RAW)

原始套接字与标准套接字(标准套接字指的是前面介绍的流套接字和数据报套接字)的区别在于:原始套接字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协议的数据,数据报套接字只能读取UDP协议的数据。因此,如果要访问其他协议发送的数据必须使用原始套接。

要通过互联网进行通信,至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,我们称之为 Client Socket,另一个运行于服务器端,我们称之为 Server Socket。

根据连接启动的方式以及本地套接字要连接的目标,套接字之间的连接过程可以分为三个步骤:

服务器监听

客户端请求

连接确认

1.服务器监听

所谓服务器监听,是指服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态。

2.客户端请求

所调客户端请求,是指由客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端接字提出连接请求。

3.连接确认

所谓连接确认,是指当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求,就会响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,并把服务器端套接字的描述发送给客户端。一旦客户端确认了此描述,连接就建立好了。而服务器端套接字继续处于监听状态,接收其他客户端套接字的连接请求。

根据套接字的不同类型,可以将套接字调用分为面向连接服务和无连接服务。

面向连接服务的主要特点如下:

(1)数据传输过程必须经过建立连接、维护连接和释放连接3个阶段;

(2)在传输过程中,各分组不需要携带目的主机的地址;

(3)可靠性好,但由于协议复杂,通信效率不高。

面向无连接服务的主要特点如下:

(1)不需要连接的各个阶段;

(2)每个分组都携带完整的目的主机地址,在系统中独立传送;

(3)由于没有顺序控制,所以接收方的分组可能出现乱序、重复和丢失现象;

(4)通信效率高,但可靠性不能确保。

允许该应用创建网络套接字是什么意思

应用权限

1. 完全的网络访问权限

允许该应用创建网络套接字和使用自定义网络协议。浏览器和其他某些应用提供了向互联网发送数据的途径,因此应用无需该权限即可向互联网发送数据

2. 查看网络状态

允许应用程序查看所有网络的状态。例如存在和连接的网络

3. 查看WLAN状态

允许程序访问WLAN网络状态信息

4. 读取手机状态和身份

允许应用访问设备的电话功能。此权限可让应用确定本机号码和设备ID、是否正处于通话状态以及拨打的号码

5. 写入和读取外部储存

允许程序写入和读取您的外置储存器权限,例如:SD卡上读取与存储游戏数据

6. 后台运行

允许程序在手机屏幕关闭后后台进程仍然运行

7. 安装其他应用

允许安装未知来源的适配权限

8. 读取系统日志文件

允许程序读取底层系统日志文件

9.控制震动

允许应用控制振动设备

10. 拍摄照片和视频

允许访问摄像头进行拍照或录制视频

11. 录音

允许该应用使用麦克风录制音频

12. 访问精确位置(基于GPS和网络)

允许应用根据GPS或网络来源(例如基站和WLN网络)获取您的位置信息。您的手机必须支持并开启这些位置信息服务,应用才能使用这些服务,这可能会增加耗电量

13. 访问大致位置信息(基于网络进行定位)

允许应用根据网络来源(例如基站和 WLAN 网络)获取您的位置信息。您的手机必须支持并开启这些位置信息服务,此应用才能使用这些服务

请教套接字是什么概念,怎样用?

套接字(socket)一组进程间交换数据的协议,侧重于函数的定义形式,而不是具体的实现方式或者数据格式,主要是为了让c的代码可以在不同的系统上保持源代码级的兼容性。最初用在unix系统中。套接字也有很多不同的实现版本,稍有差异,不过对于我们在windows平台上工作的人来说,unix各种平台间的差异我们并不关心。

我们现在经常把套接字用于网络通讯编程,并且通常构造在tcp/ip协议上。在windows系统上套接字还可以使用其他协议比如ipx,甚至你可以实现一个扩展通过磁盘文件在进程间交换数据。

微软,把套接字作了进一步的扩展,主要是做了异步套接字的扩展,以便更好的利用windows的特性。

什么叫套接字(Socket), 套接字(Socket)和TCP/IP协议的关系?

套接字就相当于一个数据进出的通道吧,套接字里面的数据按照一定的格式传输,这个格式就是TCP协议。。。这个是我的通俗理解,希望对你有帮助。

(责任编辑:IT教学网)

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