Linux下Socket编程.doc

学习资料收集于网络，仅供参考Linux下Socket编程来源: ChinaUnix博客 日期： 2008.07.22 14:10(共有条评论) 我要评论网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，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该Socket实现的。 什么是Socket Socket接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。要学Internet上的TCP/IP网络编程，必须理解Socket接口。 Socket接口设计者最先是将接口放在Unix操作系统里面的。如果了解Unix系统的输入和输出的话，就很容易了解Socket了。网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，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该Socket实现的。常用的Socket类型有两种：流式Socket（SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。Socket建立为了建立Socket，程序可以调用Socket函数，该函数返回一个类似于文件描述符的句柄。socket函数原型为： int socket(int domain, int type, int protocol); domain指明所使用的协议族，通常为PF_INET，表示互联网协议族（TCP/IP协议族）；type参数指定socket的类型：SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM，Socket接口还定义了原始Socket（SOCK_RAW），允许程序使用低层协议；protocol通常赋值0。Socket()调用返回一个整型socket描述符，你可以在后面的调用使用它。 Socket描述符是一个指向内部数据结构的指针，它指向描述符表入口。调用Socket函数时，socket执行体将建立一个Socket，实际上建立一个Socket意味着为一个Socket数据结构分配存储空间。Socket执行体为你管理描述符表。两个网络程序之间的一个网络连接包括五种信息：通信协议、本地协议地址、本地主机端口、远端主机地址和远端协议端口。Socket数据结构中包含这五种信息。Socket配置通过socket调用返回一个socket描述符后，在使用socket进行网络传输以前，必须配置该socket。面向连接的socket客户端通过调用Connect函数在socket数据结构中保存本地和远端信息。无连接socket的客户端和服务端以及面向连接socket的服务端通过调用bind函数来配置本地信息。Bind函数将socket与本机上的一个端口相关联，随后你就可以在该端口监听服务请求。Bind函数原型为： int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen); Sockfd是调用socket函数返回的socket描述符,my_addr是一个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针；addrlen常被设置为sizeof(struct sockaddr)。 struct sockaddr结构类型是用来保存socket信息的： struct sockaddr unsigned short sa_family; /* 地址族， AF_xxx */char sa_data14; /* 14 字节的协议地址 */; sa_family一般为AF_INET，代表Internet（TCP/IP）地址族；sa_data则包含该socket的IP地址和端口号。 另外还有一种结构类型： struct sockaddr_in short int sin_family; /* 地址族 */ unsigned short int sin_port; /* 端口号 */ struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */ unsigned char sin_zero8; /* 填充0 以保持与struct sockaddr同样大小 */ ;这个结构更方便使用。sin_zero用来将sockaddr_in结构填充到与structsockaddr同样的长度，可以用bzero()或memset()函数将其置为零。指向sockaddr_in的指针和指向sockaddr的指针可以相互转换，这意味着如果一个函数所需参数类型是sockaddr时，你可以在函数调用的时候将一个指向sockaddr_in的指针转换为指向sockaddr的指针；或者相反。使用bind函数时，可以用下面的赋值实现自动获得本机IP地址和随机获取一个没有被占用的端口号： my_addr.sin_port = 0; /* 系统随机选择一个未被使用的端口号 */ my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填入本机IP地址 */通过将my_addr.sin_port置为0，函数会自动为你选择一个未占用的端口来使用。同样，通过将my_addr.sin_addr.s_addr置为INADDR_ANY，系统会自动填入本机IP地址。注意在使用bind函数是需要将sin_port和sin_addr转换成为网络字节优先顺序；而sin_addr则不需要转换。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，所以对于在内部是以低位字节优先方式存储数据的机器，在Internet上传输数据时就需要进行转换，否则就会出现数据不一致。 下面是几个字节顺序转换函数：htonl()：把32位值从主机字节序转换成网络字节序htons()：把16位值从主机字节序转换成网络字节序ntohl()：把32位值从网络字节序转换成主机字节序ntohs()：把16位值从网络字节序转换成主机字节序 Bind()函数在成功被调用时返回0；出现错误时返回-1并将errno置为相应的错误号。需要注意的是，在调用bind函数时一般不要将端口号置为小于1024的值，因为1到1024是保留端口号，你可以选择大于1024中的任何一个没有被占用的端口号。连接建立面向连接的客户程序使用Connect函数来配置socket并与远端服务器建立一个TCP连接，其函数原型为： int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen);Sockfd是socket函数返回的socket描述符；serv_addr是包含远端主机IP地址和端口号的指针；addrlen是远端地质结构的长度。Connect函数在出现错误时返回-1，并且设置errno为相应的错误码。进行客户端程序设计无须调用bind()，因为这种情况下只需知道目的机器的IP地址，而客户通过哪个端口与服务器建立连接并不需要关心，socket执行体为你的程序自动选择一个未被占用的端口，并通知你的程序数据什么时候到打断口。 Connect函数启动和远端主机的直接连接。只有面向连接的客户程序使用socket时才需要将此socket与远端主机相连。无连接协议从不建立直接连接。面向连接的服务器也从不启动一个连接，它只是被动的在协议端口监听客户的请求。 Listen函数使socket处于被动的监听模式，并为该socket建立一个输入数据队列，将到达的服务请求保存在此队列中，直到程序处理它们。 int listen(int sockfd， int backlog);Sockfd是Socket系统调用返回的socket描述符；backlog指定在请求队列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待accept()它们（参考下文）。Backlog对队列中等待服务的请求的数目进行了限制，大多数系统缺省值为20。如果一个服务请求到来时，输入队列已满，该socket将拒绝连接请求，客户将收到一个出错信息。当出现错误时listen函数返回-1，并置相应的errno错误码。 accept()函数让服务器接收客户的连接请求。在建立好输入队列后，服务器就调用accept函数，然后睡眠并等待客户的连接请求。 int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);sockfd是被监听的socket描述符，addr通常是一个指向sockaddr_in变量的指针，该变量用来存放提出连接请求服务的主机的信息（某台主机从某个端口发出该请求）；addrten通常为一个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量。出现错误时accept函数返回-1并置相应的errno值。首先，当accept函数监视的socket收到连接请求时，socket执行体将建立一个新的socket，执行体将这个新socket和请求连接进程的地址联系起来，收到服务请求的初始socket仍可以继续在以前的 socket上监听，同时可以在新的socket描述符上进行数据传输操作。数据传输 Send()和recv()这两个函数用于面向连接的socket上进行数据传输。 Send()函数原型为： int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);Sockfd是你想用来传输数据的socket描述符；msg是一个指向要发送数据的指针；Len是以字节为单位的数据的长度；flags一般情况下置为0（关于该参数的用法可参照man手册）。 Send()函数返回实际上发送出的字节数，可能会少于你希望发送的数据。在程序中应该将send()的返回值与欲发送的字节数进行比较。当send()返回值与len不匹配时，应该对这种情况进行处理。char *msg = Hello!;int len, bytes_sent;len = strlen(msg);bytes_sent = send(sockfd, msg,len,0); recv()函数原型为： int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags); Sockfd是接受数据的socket描述符；buf 是存放接收数据的缓冲区；len是缓冲的长度。Flags也被置为0。Recv()返回实际上接收的字节数，当出现错误时，返回-1并置相应的errno值。Sendto()和recvfrom()用于在无连接的数据报socket方式下进行数据传输。由于本地socket并没有与远端机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地址。sendto()函数原型为： int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen);该函数比send()函数多了两个参数，to表示目地机的IP地址和端口号信息，而tolen常常被赋值为sizeof (struct sockaddr)。Sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回-1。 Recvfrom()函数原型为： int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen); from是一个struct sockaddr类型的变量，该变量保存源机的IP地址及端口号。fromlen常置为sizeof (structsockaddr)。当recvfrom()返回时，fromlen包含实际存入from中的数据字节数。Recvfrom()函数返回接收到的字节数或当出现错误时返回-1，并置相应的errno。如果你对数据报socket调用了connect()函数时，你也可以利用send()和recv()进行数据传输，但该socket仍然是数据报socket，并且利用传输层的UDP服务。但在发送或接收数据报时，内核会自动为之加上目地和源地址信息。结束传输当所有的数据操作结束以后，你可以调用close()函数来释放该socket，从而停止在该socket上的任何数据操作：close(sockfd);你也可以调用shutdown()函数来关闭该socket。该函数允许你只停止在某个方向上的数据传输，而一个方向上的数据传输继续进行。如你可以关闭某socket的写操作而允许继续在该socket上接受数据，直至读入所有数据。 int shutdown(int sockfd,int how); Sockfd是需要关闭的socket的描述符。参数 how允许为shutdown操作选择以下几种方式： 0-不允许继续接收数据 1-不允许继续发送数据 2-不允许继续发送和接收数据， 均为允许则调用close () shutdown在操作成功时返回0，在出现错误时返回-1并置相应errno。Socket编程实例 代码实例中的服务器通过socket连接向客户端发送字符串Hello, you are connected!。只要在服务器上运行该服务器软件，在客户端运行客户软件，客户端就会收到该字符串。 该服务器软件代码如下：#include #include #include #include #include #include #include #include #define SERVPORT 3333 /*服务器监听端口号 */#define BACKLOG 10 /* 最大同时连接请求数 */main() int sockfd,client_fd; /*sock_fd：监听socket；client_fd：数据传输socket */ struct sockaddr_in my_addr; /* 本机地址信息 */ struct sockaddr_in remote_addr; /* 客户端地址信息 */ if (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) = -1) perror(socket创建出错！); exit(1); my_addr.sin_family=AF_INET; my_addr.sin_port=htons(SERVPORT); my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; bzero(&(my_addr.sin_zero),8); if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr) = -1) perror(bind出错！); exit(1); if (listen(sockfd, BACKLOG) = -1) perror(listen出错！); exit(1); while(1) sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); if (client_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&remote_addr, &sin_size) = -1) perror(accept出错); continue; printf(received a connection from %sn, inet_ntoa(remote_addr.sin_addr); if (!fork() /* 子进程代码段 */ if (send(client_fd, Hello, you are connected!n, 26, 0) = -1) perror(send出错！); close(client_fd); exit(0); close(client_fd); 服务器的工作流程是这样的：首先调用socket函数创建一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，然后调用listen在相应的socket上监听，当accpet接收到一个连接服务请求时，将生成一个新的socket。服务器显示该客户机的IP地址，并通过新的socket向客户端发送字符串Hello，you are connected!。最后关闭该socket。代码实例中的fork()函数生成一个子进程来处理数据传输部分，fork()语句对于子进程返回的值为0。所以包含fork函数的if语句是子进程代码部分，它与if语句后面的父进程代码部分是并发执行的。客户端程序代码如下：#include#include #include #include #include #include #include #include #define SERVPORT 3333#define MAXDATASIZE 100 /*每次最大数据传输量 */main(int argc, char *argv) int sockfd, recvbytes; char bufMAXDATASIZE; struct hostent *host; struct sockaddr_in serv_addr; if (argc h_addr); bzero(&(serv_addr.sin_zero),8); if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(struct sockaddr) = -1) perror(connect出错！);exit(1); if (recvbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0) =-1) perror(recv出错！);exit(1); bufrecvbytes = 0; printf(Received: %s,buf); close(sockfd);客户端程序首先通过服务器域名获得服务器的IP地址，然后创建一个socket，调用connect函数与服务器建立连接，连接成功之后接收从服务器发送过来的数据，最后关闭socket。函数gethostbyname()是完成域名转换的。由于IP地址难以记忆和读写，所以为了方便，人们常常用域名来表示主机，这就需要进行域名和IP地址的转换。函数原型为： struct hostent *gethostbyname(const char *name); 函数返回为hosten的结构类型，它的定义如下： struct hostent char *h_name; /* 主机的官方域名 */ char *h_aliases; /* 一个以NULL结尾的主机别名数组 */ int h_addrtype; /* 返回的地址类型，在Internet环境下为AF-INET */ int h_length; /* 地址的字节长度 */ char *h_addr_list; /* 一个以0结尾的数组，包含该主机的所有地址*/ ; #define h_addr h_addr_list0 /*在h-addr-list中的第一个地址*/ 当 gethostname()调用成功时，返回指向struct hosten的指针，当调用失败时返回-1。当调用gethostbyname时，你不能使用perror()函数来输出错误信息，而应该使用herror()函数来输出。无连接的客户/服务器程序的在原理上和连接的客户/服务器是一样的，两者的区别在于无连接的客户/服务器中的客户一般不需要建立连接，而且在发送接收数据时，需要指定远端机的地址。阻塞和非阻塞阻塞函数在完成其指定的任务以前不允许程序调用另一个函数。例如，程序执行一个读数据的函数调用时，在此函数完成读操作以前将不会执行下一程序语句。当服务器运行到accept语句时，而没有客户连接服务请求到来，服务器就会停止在accept语句上等待连接服务请求的到来。这种情况称为阻塞（blocking）。而非阻塞操作则可以立即完成。比如，如果你希望服务器仅仅注意检查是否有客户在等待连接，有就接受连接，否则就继续做其他事情，则可以通过将Socket设置为非阻塞方式来实现。非阻塞socket在没有客户在等待时就使accept调用立即返回。 #include #include sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);fcntl(sockfd,F_SETFL,O_NONBLOCK)；通过设置socket为非阻塞方式，可以实现轮询若干Socket。当企图从一个没有数据等待处理的非阻塞Socket读入数据时，函数将立即返回，返回值为-1，并置errno值为EWOULDBLOCK。但是这种轮询会使CPU处于忙等待方式，从而降低性能，浪费系统资源。而调用select()会有效地解决这个问题，它允许你把进程本身挂起来，而同时使系统内核监听所要求的一组文件描述符的任何活动，只要确认在任何被监控的文件描述符上出现活动，select()调用将返回指示该文件描述符已准备好的信息，从而实现了为进程选出随机的变化，而不必由进程本身对输入进行测试而浪费CPU开销。Select函数原型为:int select(int numfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds，fd_set *exceptfds,struct timeval *timeout);其中readfds、writefds、exceptfds分别是被select()监视的读、写和异常处理的文件描述符集合。如果你希望确定是否可以从标准输入和某个socket描述符读取数据，你只需要将标准输入的文件描述符0和相应的sockdtfd加入到readfds集合中；numfds的值是需要检查的号码最高的文件描述符加1，这个例子中numfds的值应为sockfd+1；当select返回时，readfds将被修改，指示某个文件描述符已经准备被读取，你可以通过FD_ISSSET()来测试。为了实现fd_set中对应的文件描述符的设置、复位和测试，它提供了一组宏： FD_ZERO(fd_set *set)-清除一个文件描述符集； FD_SET(int fd,fd_set *set)-将一个文件描述符加入文件描述符集中； FD_CLR(int fd,fd_set *set)-将一个文件描述符从文件描述符集中清除； FD_ISSET(int fd,fd_set *set)-试判断是否文件描述符被置位。 Timeout参数是一个指向struct timeval类型的指针，它可以使select()在等待timeout长时间后没有文件描述符准备好即返回。struct timeval数据结构为： struct timeval int tv_sec; /* seconds */ int tv_usec; /* microseconds */;POP3客户端实例下面的代码实例基于POP3的客户协议，与邮件服务器连接并取回指定用户帐号的邮件。与邮件服务器交互的命令存储在字符串数组POPMessage中，程序通过一个do-while循环依次发送这些命令。#include#include #include #include #include #include #include #include #define POP3SERVPORT 110#define MAXDATASIZE 4096main(int argc, char *argv)int sockfd;struct hostent *host;struct sockaddr_in serv_addr;char *POPMessage=USER useridrn,PASS passwordrn,STATrn,LISTrn,RETR 1rn,DELE 1rn,QUITrn,NULL;int iLength;int iMsg=0;int iEnd=0;char bufMAXDATASIZE;if(host=gethostbyname(your.server)=NULL) perror(gethostbyname error);exit(1);if (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) = -1)perror(socket error);exit(1);serv_addr.sin_family=AF_INET;serv_addr.sin_port=htons(POP3SERVPORT);serv_addr.sin_addr = *(struct in_addr *)host-h_addr);bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr,sizeof(struct sockaddr)=-1)perror(connect error);exit(1);do send(sockfd,POPMessageiMsg,strlen(POPMessageiMsg),0);printf(have sent: %s,POPMessageiMsg);iLength=recv(sockfd,buf+iEnd,sizeof(buf)-iEnd,0);iEnd+=iLength;bufiEnd=0;printf(received: %s,%dn,buf,iMsg);iMsg+; while (POPMessageiMsg);close(sockfd);Linux 下Socket编程基础 东北大学秦皇岛分校软件中心技术研发部 敬茂华 1、 引言 Linux的兴起可以说是Internet创造的一个奇迹。Linux作为一个完全开放其原代码的免费的自由软件，兼容了各种UNIX标准（如POSIX、UNIX System V 和 BSD UNIX 等）的多用户、多任务的具有复杂内核的操作系统。在中国，随着Internet的普及，一批主要以高等院校的学生和ISP的技术人员组成的Linux爱好者队伍已经蓬勃成长起来。越来越多的编程爱好者也逐渐酷爱上这个优秀的自由软件。本文介绍了Linux下Socket的基本概念和函数调用。 2、 什么是Socket Socket（套接字）是通过标准的UNIX文件描述符和其它程序通讯的一个方法。每一个套接字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，每一个套接字都有一个本地的由操作系统分配的唯一的套接字号。 3、 Socket的三种类型 （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的。 （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，并且不保证可靠、无差错。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。 4、 利用套接字发送数据 1、 对于流式套接字用系统调用send（）来发送数据。 2、 对于数据报套接字，则需要自己先加一个信息头，然后调用sendto（）函数把数据发送出去。 5、 Linux中Socket的数据结构 （1） struct sockaddr /用于存储套接字地址 unsigned short sa_family；/地址类型 char sa_data14； /14字节的协议地址 ； （2） struct sockaddr_in /in 代表internet short int sin_family； /internet协议族 unsigned short int sin_port；/端口号，必须是网络字节顺序 struct in_addr sin_addr；/internet地址，必须是网络字节顺序 unsigned char sin_zero；/添0（和struct sockaddr一样大小 ； （3） struct in_addr unsigned long s_addr； ； 6、 网络字节顺序及其转换函数 （1） 网络字节顺序 每一台机器内部对变量的字节存储顺序不同，而网络传输的数据是一定要统一顺序的。所以对内部字节表示顺序与网络字节顺序不同的机器，一定要对数据进行转换，从程序的可移植性要求来讲，就算本机的内部字节表示顺序与网络字节顺序相同也应该在传输数据以前先调用数据转换函数，以便程序移植到其它机器上后能正确执行。真正转换还是不转换是由系统函数自己来决定的。 （2） 有关的转换函数 * unsigned short int htons（unsigned short int hostshort）： 主机字节顺序转换成网络字节顺序，对无符号短型进行操作4bytes * unsigned long int htonl（unsigned long int hostlong）： 主机字节顺序转换成网络字节顺序，对无符号长型进行操作8bytes * unsigned short int ntohs（unsigned short int netshort）： 网络字节顺序转换成主机字节顺序，对无符号短型进行操作4bytes * unsigned long int ntohl（unsigned long int netlong）： 网络字节顺序转换成主机字节顺序，对无符号长型进行操作8bytes 注：以上函数原型定义在netinet/in.h里 7、 IP地址转换 有三个函数将数字点形式表示的字符串IP地址与32位网络字节顺序的二进制形式的IP地址进行转换 （1） unsigned long int inet_addr(const char * cp)：该函数把一个用数字和点表示的IP地址的字符串转换成一个无符号长整型，如：struct sockaddr_in ina ina.sin_addr.s_addr=inet_addr(202.206.17.101) 该函数成功时：返回转换结果；失败时返回常量INADDR_NONE，该常量=-1，二进制的无符号整数-1相当于255.255.255.255，这是一个广播地址，所以在程序中调用iner_addr（）时，一定要人为地对调用失败进行处理。由于该函数不能处理广播地址，所以在程序中应该使用函数inet_aton（）。 （2）int inet_aton（const char * cp,struct in_addr * inp）：此函数将字符串形式的IP地址转换成二进制形式的IP地址；成功时返回1，否则返回0，转换后的IP地址存储在参数inp中。 （3） char * inet_ntoa（struct in-addr in）：将32位二进制形式的IP地址转换为数字点形式的IP地址，结果在函数返回值中返回，返回的是一个指向字符串的指针。 8、 字节处理函数 Socket地址是多字节数据，不是以空字符结尾的，这和C语言中的字符串是不同的。Linux提供了两组函数来处理多字节数据，一组以b（byte）开头，是和BSD系统兼容的函数，另一组以mem（内存）开头，是ANSI C提供的函数。 以b开头的函数有： （1） void bzero（void * s,int n）：将参数s指定的内存的前n个字节设置为0，通常它用来将套接字地址清0。 （2） void bcopy（const void * src，void * dest，int n）：从参数src指定的内存区域拷贝指定数目的字节内容到参数dest指定的内存区域。 （3） int bcmp（const void * s1，const void * s2，int n）：比较参数s1指定的内存区域和参数s2指定的内存区域的前n个字节内容，如果相同则返回0，否则返回非0。 注：以上函数的原型定义在strings.h中。 以mem开头的函数有： （1） void * memset（void * s，int c，size_t n）：将参数s指定的内存区域的前n个字节设置为参数c的内容。 （2） void * memcpy（void * dest，const void * src，size_t n）：功能同bcopy（），区别：函数bcopy（）能处理参数src和参数dest所指定的区域有重叠的情况，memcpy（）则不能。 （4） int memcmp（const void * s1，const void * s2，size_t n）：比较参数s1和参数s2指定区域的前n个字节内容，如果相同则返回0，否则返回非0。 注：以上函数的原型定义在string.h中。 9、 基本套接字函数 （1） socket（） #include #include int socket(int domain，int type，int protocol) 参数domain指定要创建的套接字的协议族，可以是如下值： AF_UNIX /UNIX域协议族，本机的进程间通讯时使用 AF_INET /Internet协议族（TCP/IP） AF_ISO /ISO协议族 参数type指定套接字类型，可以是如下值： SOCK_STREAM /流套接字，面向连接的和可靠的通信类型 SOCK_DGRAM /数据报套接字，非面向连接的和不可靠的通信类型 SOCK_RAW /原始套接字，只对Internet协议有效，可以用来直接访问IP协议 参数protocol通常设置成0，表示使用默认协议，如Internet协议族的流套接字使用TCP协议，而数据报套接字使用UDP协议。当套接字是原始套接字类型时，需要指定参数protocol，因为原始套接字对多种协议有效，如ICMP和IGMP等。 Linux系统中创建一个套接字的操作主要是：在内核中创建一个套接字数据结构，然后返回一个套接字描述符标识这个套接字数据结构。这个套接字数据结构包含连接的各种信息，如对方地址、TCP状态以及发送和接收缓冲区等等，TCP协议根据这个套接字数据结构的内容来控制这条连接。 （2） 函数connect（） #include #include int connect（int sockfd，struct sockaddr * servaddr，int addrlen） 参数sockfd是函数socket返回的套接字描述符；参数servaddr指定远程服务器的套接字地址，包括服务器的IP地址和端口号；参数addrlen指定这个套接字地址的长度。成功时返回0，否则返回-1，并设置全局变量为以下任何一种错误类型：ETIMEOUT、ECONNREFUSED、EHOSTUNREACH或ENETUNREACH。 在调用函数connect之前，客户机需要指定服务器进程的套接字地址。客户机一般不需要指定自己的套接字地址（IP地址和端口号），系统会自动从1024至5000的端口号范围内为它选择一个未用的端口号，然后以这个端口号和本机的IP地址填充这个套接字地址。 客户机调用函数connect来主动建立连接。这个函数将启动TCP协议的3次握手过程。在建立连接之后或发生错误时函数返回。连接过程可能出现的错误情况有： （1） 如果客户机TCP协议没有接收到对它的SYN数据段的确认，函数以错误返回，错误类型为ETIMEOUT。通常TCP协议在发送SYN数据段失败之后，会多次发送SYN数据段，在所有的发送都高中失败之后，函数以错误返回。 注：SYN（synchronize）位：请求连接。TCP用这种数据段向对方TCP协议请求建立连接。在这个数据段中，TCP协议将它选择的初始序列号通知对方，并且与对方协议协商最大数据段大小。SYN数据段的序列号为初始序列号，这个SYN数据段能够被确认。当协议接收到对这个数据段的确认之后，建立TCP连接。 （2） 如果远程TCP协议返回一个RST数据段，函数立即以错误返回，错误类型为ECONNREFUSED。当远程机器在SYN数据段指定的目的端口号处没有服务进程在等待连接时，远程机器的TCP协议将发送一个RST数据段，向客户机报告这个错误。客户机的TCP协议在接收到RST数据段后不再继续发送SYN数据段，函数立即以错误返回。 注：RST（reset）位：表示请求重置连接。当TCP协议接收到一个不能处理的数据段时，向对方TCP协议发送这种数据段，表示这个数据段所标识的连接出现了某种错误，请求TCP协议将这个连接清除。有3种情况可能导致TCP协议发送RST数据段：（1）SYN数据段指定的目的端口处没有接收进程在等待；（2）TCP协议想放弃一个已经存在的连接；（3）TCP接收到一个数据段，但是这个数据段所标识的连接不存在。接收到RST数据段的TCP协议立即将这条连接非正常地断开，并向应用程序报告错误。 （3） 如果客户机的SYN数据段导致某个路由器产生“目的地不可到达”类型的ICMP消息，函数以错误返回，错误类型为EHOSTUNREACH或ENETUNREACH。通常TCP协议在接收到这个ICMP消息之后，记录这个消息，然后继续几次发送SYN数据段，在所有的发送都告失败之后，TCP协议检查这个ICMP消息，函数以错误返回。 注：ICMP：Internet 消息控制协议。Internet的运行主要是由Internet的路由器来控制，路由器完成IP数据包的发送和接收，如果发送数据包时发生错误，路由器使用ICMP协议来报告这些错误。ICMP数据包是封装在IP数据包的数据部分中进行传输的，其格式如下： 类型 码 校验和 数据 0 8 16 24 31 类型：指出ICMP数据包的类型。 代码：提供ICMP数据包的进一步信息。 校验和：提供了对整个ICMP数据包内容的校验和。 ICMP数据包主要有以下类型： （1） 目的地不可到达：A、目的主机未运行；B、目的地址不存在；C、路由表中没有目的地址对应的条目，因而路由器无法找到去往目的主机的路由。 （2） 超时：路由器将接收到的IP数据包的生存时间（TTL）域减1，如果这个域的值变为0，路由器丢弃这个IP数据包，并且发送这种ICMP消息。 （3） 参数出错：当IP数据包中有无效域时发送。 （4） 重定向：将一条新的路径通知主机。 （5） ECHO请求、ECHO回答：这两条消息用语测试目的主机是否可以到达。请求者向目的主机发送ECHO请求ICMP数据包，目的主机在接收到这个ICMP数据包之后，返回ECHO回答ICMP数据包。 （6） 时戳请求、时戳回答：ICMP协议使用这两种消息从其他机器处获得其时钟的当前时间。 调用函数connect的过程中，当客户机TCP协议发送了SYN数据段的确认之后，TCP状态由CLOSED状态转为SYN_SENT状态，在接收到对SYN数据段的确认之后，TCP状态转换成ESTABLISHED状态，函数成功返回。如果调用函数connect失败，应该用close关闭这个套接字描述符，不能再次使用这个套接字描述符来调用函数connect。 注：TCP协议状态转换图： 被动OPEN CLOSE 主动OPEN