socket网络编程复习笔记（一）：套接字基本原理（上）

1.网络编程为何物？

我们学习C语言时，一般都是从printf函数和scanf函数进行控制台输入输出开始的。控制台的输入输出和文件的输入输出非常类似。而网络编程，其实也与文件的输入输出十分相像，所以学起来也并不难哦~
按照一般化的定义，网络编程就是编写程序使两台连网的计算机相互交换数据。那么套接字socket又是什么呢？
套接字是网络传输用的软件设备，它就是编程时用来连接网络的工具，就像插槽的插口一样方便，因此得名。关于套接字的本质和功能，我们在本文后话再述。
现在大家知道，网络编程，即是套接字编程。
作为用户，我们关心的是什么样的网络服务呢？

2.套接字服务

我们知道，网络通信是一个复杂的过程，既存在功能的层次性（OSI及TCP/IP层次模型），又存在协议的多样性（不同层有诸多不同的协议），还有应用的多样性（面对不同的用户，不同的应用，甚至于对相同的用户在不同时间或者场合也需要提供不同的应用）。
那么，用户需要的是怎样的服务呢？复杂一点，还是简单一点？
这一点是容易理解的：用户不喜欢复杂（人性化交互是我们科技信息领域的追求），不过也不喜欢太过简单（用户也希望有一定的选择和控制而不是被懂地获取服务）。

3.套接字的本质

从上面的内容中，我们已经了解到，套接字提供给用户需要的服务。
套接字（在位置上）在传输层之上，直接面向用户，（在作用上）提供端到端的通信，还能进行多种服务控制。简单来说可以按照如下来理解：
套接字是一个标识，是一种结构，是一个服务访问点（数据+服务）。
那么套接字是如何来表示的呢？
这就不能不提到套接字变量又称套接字描述符。
SOCKET s;
获得一个套接字类型变量，可通过它得到通信服务，其中的s就是套接字描述符。

SOCKET s1，s2；
代表两个不同的通信－－s1,s2在此处起的是通信标识作用。

不过，尤其值得初学者注意的是，SOCKET类型就是整型（所以用 int s 来声明套接字变量其实也并无不可），是一个起标识作用的数值。

4.套接字上的操作

既然网络编程又称套接字编程，那么很容易想到，网络编程以套接字为标识，通信服务都是围绕套接字进行的。
一个简单的通信流程大致都应该包含以下（对于套接字）的操作：

SOCKET s； //申请套接字标识符
s = socket(...); //获得套接字资源
send(s,...);  //发送数据
recv(s,...); //接收数据
closesocket(s); //关闭通信进程
ioctlsocket(s,...); //控制套接字工作参数
setsockopt(s,...); //控制套接字工作参数

5.端口与端点

既然套接字是面向用户提供端到端的通信，那么“端到端”此处是指端口间的通信还是端点间的通信呢？让我们来谈一谈端口与端点。
端口（port）是应用层用来区分应用进程的通信标识，这也就意味着，不同的应用进程在同一时间不可使用同一个端口。
端口号有全局分配（固定分配）和本地分配（动态分配）两种分配方式。全局分配通常是将特定（知名）端口号指定给互联网上使用广泛的服务，本地分配则是通常分配给用户编写的进程。
其实这两种分配方式并不矛盾，反而是相辅相成的，可以这么理解：知名端口号提供给我们的是刚需（如吃饭喝水等），而本地动态分配的端口号是我们的个人定制（如玩游戏，看小说等）。
介绍了端口号，接下来再看端点（端点地址结构）。
来思考这样一个问题：为了在网络上唯一确定一个通信应用进程，需要哪些要素？
确定通信应用进程 = 端点 + 协议 = （IP地址 + 端口号 + 协议）
以上是半相关，知道了谁在通信；
确定一次通信 = 本地端点 +协议 + 远端端点 = （本地IP+本地端口+协议+远端端口+远端IP）
以上是全相关，知道了谁在和谁通信。
端点地址结构为何？它又叫套接字地址，结构要素主要是IP和端口号（注意协议类型并不在结构中记录）。
sockaddr_in 结构如下所示：

struct sockaddr_in{
    u_short    sin_family;  // 协议族类型
    u_short    sin_port;     // 端口号
struct in_addr   sin_addr;   // IP地址
char          sin_zero[8];        // 保留，没有使用
}

对于协议族类型而言，若为Internet，则使用AF_INET;
对于IP地址，它作为一个结构体，遵循如下定义：

struct in_addr{ 
union {
struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;
                u_long S_addr;
        } S_un;
 }

如此定义一个本质为长整形的IP地址，目的何在呢？当然是为了方便使用。
例如，给端点赋值IP地址为 192.168.1.1，有两种方式。用单字节赋值方式：

addr.sin_addr.S_un.s_un_b.s_b1 = 192;
addr.sin_addr.S_un.s_un_b.s_b2 = 168;
addr.sin_addr.S_un.s_un_b.s_b3 = 1;
addr.sin_addr.S_un.s_un_b.s_b4 = 1;

或者是用整体赋值方式：

addr.sin_addr.S_un.s_addr  =  0xc0a80101；

注意，还有一种通用套接字地址结构，表示如下：

struct sockaddr{
    u_short     sa_family;
char        sa_data[14];
}

sockaddr没有具体定义端点中的端口及地址的详细内容，但是sockaddr和sockaddr_in两种结构之间可以进行强制类型转换（思考一下，这样有什么用？）。

To Be Continued…

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