套接字1

socket套接字（1）

在Linux中的网络编程是通过socket接口来进行的，它也是一种文件描述符。socket是一种常用的进程之间通信机制，通过它不仅能实现本地机器上的进程之间的通信，而且通过网络能够在不同机器上的进程之间进行通信。

每一个Socket 都用一个半相关描述：

{协议，本地地址，本地端口}

一个完整的Socket 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类型

常见的socket有3种类型：

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，是无需并且不保证可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP

3. 原始socket(SOCK_RAW) : 原始套接字允许对底层协议进行直接访问，它功能强大，但使用较为复杂，主要用于协议的开发

地址结构相关处理

地址相关的数据类型有以下两个：

struck sockaddr
{
    /*地址族*/
    unsigned short sa_family;
    /*14字节的协议地址，包含该socket的IP地址和端口号*/
    char sa_data[14];
};

struck sockaddr_in
{
    /*地址族*/
    short int sa_family;
    /*端口号*/
    unsigned short int sin_port;
    /*IP地址*/
    struck in_addr sin_addr;
    /*填充0，以保持与struck sockaddr同样大小*/
    unsigned char sin_zero[8];
}

这两个数据类型是等效的，可以互相妆化，通常sockaddr_in使用更加方便

sa_family可选值有：

• AF_INET : IPv4协议
• AF_INET6 : IPv6协议
• AF_LOCAL : UNIX域协议
• AF_LINK : 链路地址协议
• AF_KEY : 密钥套接字

数据存储有点顺序

计算机数据存储有两种字节优先顺序：高位字节优先（大端模式）和低位字节优先（小端模式）,Internet上数据以高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4个函数：htons()、ntohs()、htonl()、ntohl()。这四个函数分别实现网络字节序和主机字节序的转化。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代表。

#include <netinet/in.h>

uint16_t htons (unit16_t host16bit);
uint16_t ntohs (unit16_t net16bit);
uint16_t htonl (unit32_t host32bit);
uint16_t ntohl (unit32_t net32bit);

地址格式转化

通常用户在表达地址时采用的是点分十进制表示的数值，而在socket编程中使用的是二进制值，这就需要将这两个值进行转换。IPv4中用到的函数有inet_aton()、inet_addr()和inet_ntoa()，IPv4和IPv6兼容的有inet_pton()和inet_ntop()。

#include <arpa/inet.h>

//字符串转in_addr的函数：
int_addr_t inet_addr(const char *strptr);

int inet_aton(const char* strptr,struct in_addr *addrptr);

int inet_pton(int family,const char* strptr,void *addrptr);

//in_addr转字符串的函数：
char *inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

const char *inet_ntop(int famliy,const void*addrptr,char *strptr,size_t len);

名字地址转换

在Linux中实现主机名和地址的转换函数有：gethostbyname()、gethostbyaddr()和getaddrinfo()等。其中gethostbyname()是将主机名转化为IP地址，gethostbyaddr()则是逆操作

gethostbyname()、gethostbyaddr()都涉及一个hostent的结构体：

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; /*指向地址的指针数组*/
}

getaddrinfo()涉及一个addrinfo的结构体：

struct addrinfo
{
    int ai_flags; /*AI_PASSIVE, AI_CANONNAME*/
    int ai_famuly; /*地址族*/
    int ai_socketype; /*socket类型*/
    int ai_protocol; /*协议类型*/
    size_t ai_addrlen; /*地址字节长度*/
    char *ai_canonname; /*主机名*/
    struct sockaddr *ai_addr; /*socket结构体*/
    struct addrinfo *ai_next; /*下一个指针链表*/
}

gethostbyname()

#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname);

hostname : 主机名

成功返回hostent结构体指针，出错返回-1

getaddrinfo()

int getaddrinfo(const char *node, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **result);

node : 网络地址或网络主机名

service : 服务名或十进制的端口号字串

hints : 服务线索

result : 返回结果

成功返回0，出错返回-1

在调用之前，首先要对hints服务器线索进行设置，下面给出addrinfo常见的选项值

ai_flags:

• AI_PASSIVE 该套接口是用作被动打开
• AI_CANONNAME 通知getaddrinfo函数返回主机的名字

ai_family:

• AF_INET IPv4协议
• AF_INET6 IPv6协议
• AF_UNSPEC IPv4或IPv6协议

ai_socktype :

• SOCK_STREAM 字节流套接字socket（TCP）
• SOCK_DGRAM 数据报套接字spcket（UDP）

ai_protocol:

• IPPROTO_IP IP协议
• IPPROTO_IPV4 IPv4协议
• IPPROTO_IPV6 IPv6协议
• IPPROTO_UDP UDP
• IPPROTO_TCP TCP

• 通常服务端在调用getaddrinfo()之前，ai_flag设置AI_PASSIVE，用于bind()函数，主机名会设置为NULL
• 客户端调用getaddrinfo()时，ai_flags一般不设置AI_PASSIVE，但是主机名和服务名不应该为空

getaddrinfo()用法

#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));
    hints.ai_flags = AI_CANONNAME;
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;
    hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
    hints.ai_protocol = IPPROTO_UDP;

    rc = getaddrinfo("localhost", NULL, &hints, &res);
    if (rc != 0)
    {
        perror("getaddrinfo");
        exit(1);
    }
    else
    {
        printf("Host name is %s\n", res->ai_canonname);
    }
    exit(0);
}