套接字编程简介

墨蓝 2022-08-21 04:59 172阅读 0赞

整理自《Unix网络编程卷一》第三章

套接字通信主要目的是实现数据的交互，但是为了实现数据的交互我们通常还有许多工作要做。如：谁与谁进行数据交互，通信的一端如何知道数据穿给谁，采用什么协议，不同主机对数据的识别有差异（字节序）怎么办。这里我们关注套接字通信的一些控制细节。  
　  
\+ 套接字地址结构  
\+ 字节序  
\+ 数据的发送、接收函数

# 套接字地址结构 #

大多数套接字编程主要用于网络通信（Unix域套接字用于同一主机不同进程间通信），网络通信不可避免需要使用到通信两端的地址，这就需要定义地址结构来表示网络地址， 各个协议族（IPv4，IPv6）都会定义自己的套接字地址结构。

*  IPv4 套接字地址结构 `struct sockaddr_in`
 *  通用 套接字地址结构 `struct sockaddr`
 *  IPv6 套接字地址结构 `struct sockaddr_in6`
 *  Unix 域套接字地址结构`struct sockaddr_un`
 *  链路层套接字地址结构`struct sockaddr_dl`
 *  新通用 套接字地址结构 `struct sockaddr_storage`  
    这些套接字地址结构通常包含两个字段，**Len** 和 **sa\_family\_t**。 Len字段用于表示套接字地址结构的长度，即确定边界； sa\_familyl\_t用于指示套接字地址结构（套接字通信）采用的是什么协议族。  
    在这两个字段之外，不同协议族的套接字地址结构会包含一些需要用到的其他字段： 如IPv4和IPv6套接字地址结构都需要IP地址字段和端口号字段以便识别特定主机上的特定进程；而Unix 域套接字地址结构则需要一个绑定进程的路径来识别特定进程。

## 套接字地址结构的传递 ##

在网络通信中，我们的套接字通常是服务于应用程序（用户），而应用程序想要与谁通信（哪个地址）通常用户是可以设定的（主动方要设置被动方的地址，也就是数据报要发送给谁）。然而真正的数据传输需要在内核中进行，这就需要把套接字地址从用户层传递给内核层。**connect、bind、sendto等函数能够将套接字地址结构从用户层传给内核层**。 另外，在一些通信中，被动方（接收到数据后），应用程序想要知道数据从哪里来，这就涉及到如何将套接字地址从内核层传递给用户层。**accept、recvfrom、getsockname、getpeername 提供了从内核想用户层传递套接字地址**。

## 字节序的转换 ##

**主机字节序：**不同的主机（系统）对整型（16bit、32bit、64bit）的内部字节排序可能有所差异。有的采用大端字节序（arm、powerPC等），有的主机采用小端字节序（主要是Inter的一些主机）。在网络通信中，我们会涉及到整型数据的处理（主要是处理套接字地址结构、端口号等，其他数据一般以单字节进行传输），这就需要我们在网络通信时对字节序进行统一。网络通信指定了大端字节序为网络字节序。  
　　在网络通信中，网络字节序是大端字节序，那么对于小端机器来说，就需要进行字节序转换。下面介绍字节序转换的方法。

函数名16和32 分别表示16bit的值和32bit的值，  
字节序转换函数不关心具体的主机字节序是 大端字节序还是小端字节序，他们都会将其转化为网络字节序。

## IP地址的 二进制值 与 字符串值 的转换 ##

计算机系统采用二进制表示数据，包括多自己的IP地址， 而用户（应用程序）常使用字符串（如IPv4的点分十进制字符串）表示IP地址。这就需要进行转换。