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C++ socket编程基础(理论篇)

时间:2009-09-21 00:00 点击:1598次 字体:[ ]




对于SOCKET在这里我不想究其历史,我只想说其时它是一种进程通讯的方式,简言之就是调用这个网络库的一些API函数就能实现分布在不同主机的相关进程之间的数据交换.
    SOCKET中首先我们要理解如下几个定义概念:
    一是IP地址:IP Address我想很容易理解,就是依照TCP/IP协议分配给本地主机的网络地址,就向两个进程要通讯,任一进程要知道通讯对方的位置,位置如何来确定,就用对方的IP
    二是端口号:用来标识本地通讯进程,方便OS提交数据.就是说进程指定了对方进程的网络IP,但这个IP只是用来标识进程所在的主机,如何来找到运行在这个主机的这个进程呢,就用端口号.
    三是连接:指两个进程间的通讯链路.
    四是半相关:网络中用一个三元组可以在全局唯一标志一个进程:

    (协议,本地地址,本地端口号)

    这样一个三元组,叫做一个半相关,它指定连接的每半部分。


    五是全相关

    一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成,并且只能使用同一种高层协议。也就是说,不可能通信的一端用TCP协议,而另一端用UDP协议。因此一个完整的网间通信需要一个五元组来标识:

    (协议,本地地址,本地端口号,远地地址,远地端口号)

    这样一个五元组,叫做一个相关(association),即两个协议相同的半相关才能组合成一个合适的相关,或完全指定组成一连接。
    客户/服务器模式
    在TCP/IP网络应用中,通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器模式(Client/Server model),即客户向服务器发出服务请求,服务器接收到请求后,提供相应的服务。客户/服务器模式的建立基于以下两点:首先,建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等,需要共享,从而造就拥有众多资源的主机提供服务,资源较少的客户请求服务这一非对等作用。其次,网间进程通信完全是异步的,相互通信的进程间既不存在父子关系,又不共享内存缓冲区,因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系,为二者的数据交换提供同步,这就是基涌纪纪户/服务器模式的TCP/IP。

    客户/服务器模式钥纪纪作过程中采取的是主动请求方式:

    首先服务器方要先启动,并根据请求提供相应服务:

    1. 打开一通信通道并告知本地主机,它愿意在某一公认地址上(周知口,如FTP为21)接收客户请求;

    2. 等待客户请求到达该端口;

    3. 接收到重复服务请求,处理该请求并发送应答信号。接收到并发服务请求,要激活一新进程来处理这个客户请求(如UNIX系统中用fork、exec)。新进程处理此客户请求,并不需要对其它请求作出应答。服务完成后,关闭此新进程与客户的通信链路,并终止。

    4. 返回第二步,等待另一客户请求。

    5. 关闭服务器


    客户方:

    1. 打开一通信通道,并连接到服务器所在主机的特定端口;

    2. 向服务器发服务请求报文,等待并接收应答;继续提出请求......

    3. 请求结束后关闭通信通道并终止。


    从上面所描述过程可知:

    1. 客户与服务器进程的作用是非对称的,因此编码不同。

    2. 服务进程一般是先涌纪纪户请求而启动的。只要系统运行,该服务进程一直存在,直到正常或强迫终止。


    介绍完基础知识,下面就介绍一些API函数:
    创建套接字──socket()
    应用程序在使用套接字前,首先必须拥有一个套接字,系统调用socket()向应用程序提供创建套接字的手段,其调用格式如下:

    SOCKET PASCAL FAR socket(int af, int type, int protocol);

    该调用要接收三个参数:af、type、protocol。参数af指定通信发生的区域,:AF_UNIX、AF_INET、AF_NS等,而DOS、 WINDOWS中仅支持AF_INET,它是网际网区域。因此,地址族与协议族相同。参数type 描述要建立的套接字的类型。这里分三种:一是TCP流式套接字(SOCK_STREAM)提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务,数据无差错、无重复地发送,且按发送顺序接收。内设流量控制,避免数据流超限;数据被看作是字节流,无长度限制。文件传送协议(FTP)即使用流式套接字。
    二是数据报式套接字(SOCK_DGRAM)提供了一个无连接服务。数据包以独立包形式被发送,不提供无错保证,数据可能丢失或重复,并且接收顺序混乱。网络文件系统(NFS)使用数据报式套接字。三是原始式套接字 (SOCK_RAW)该接口允许对较低层协议,如IP、ICMP直接访问。常用于检验新的协议实现或访问现有服务中配置的新设备.参数protocol说明该套接字使用的特定协议,如果调用者不希望特别指定使用的协议,则置为0,使用默认的连接模式。根据这三个参数建立一个套接字,并将相应的资源分配给它,同时返回一个整型套接字号。因此,socket()系统调用实际上指定了相关五元组中的“协议”这一元。
    指定本地地址──bind()
    当一个套接字用socket()创建后,存在一个名字空间(地址族),但它没有被命名。bind()将套接字地址(包括本地主机地址和本地端口地址)与所创建的套接字号联系起来,即将名字赋予套接字,以指定本地半相关。其调用格式如下:

    int PASCAL FAR bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);

 



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标签: C Socket 理论
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