Socket介绍（五）

套接字（socket）是一个抽象层，应用程序可以通过它发送或接收数据，可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。套接字允许应用程序将I/O插入到网络中，并与网络中的其他应用程序进行通信。网络套接字是IP地址与端口的组合。

简述

传输层实现端到端的通信，因此，每一个传输层连接有两个端点。那么，传输层连接的端点是什么呢？不是主机，不是主机的IP地址，不是应用进程，也不是传输层的协议端口。传输层连接的端点叫做套接字（socket）。根据RFC793的定义：端口号拼接到IP地址就构成了套接字。所谓套接字，实际上是一个通信端点，每个套接字都有一个套接字序号，包括主机的IP地址与一个16位的主机端口号，即形如（主机IP地址：端口号）。例如，如果IP地址是210.37.145.1，而端口号是23，那么得到套接字就是（210.37.145.1：23）。

总之，套接字Socket=（IP地址：端口号），套接字的表示方法是点分十进制的IP地址后面写上端口号，中间用冒号或逗号隔开。每一个传输层连接唯一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定。

套接字可以看成是两个网络应用程序进行通信时，各自通信连接中的一个端点。通信时，其中的一个网络应用程序将要传输的一段信息写入它所在主机的Socket中，该Socket通过网络接口卡的传输介质将这段信息发送给另一台主机的Socket中，使这段信息能传送到其他程序中。因此，两个应用程序之间的数据传输要通过套接字来完成。

在网络应用程序设计时，由于TCP/IP的核心内容被封装在操作系统中，如果应用程序要使用TCP/IP，可以通过系统提供的TCP/IP的编程接口来实现。在Windows环境下，网络应用程序编程接口称作Windows Socket。为了支持用户开发面向应用的通信程序，大部分系统都提供了一组基于TCP或者UDP的应用程序编程接口（API），该接口通常以一组函数的形式出现，也称为套接字（Socket）。

发展

Socket最初是加利福尼亚大学Berkeley分校为Unix系统开发的网络通信接口。后来随着TCP/IP网络的发展，Socket成为最为通用的应用程序接口，也是在Internet上进行应用开发最为通用的API。

Windows系统流行起来之后，由Microsoft联合了其他几家公司在Berkeley Sockets的基础之上进行了扩充（主要是增加了一些异步函数，并增加了符合Windows消息驱动特性的网络事件异步选择机制），共同制定了一套Windows下的网络编程接口，即Windows Sockets规范。Windows Sockets规范是一套开放的、支持多种协议的Windows下的网络编程接口，包括1.1版和2.0版两个版本。其中1.1版只支持TCP/IP协议，而2.0版可以支持多协议，2.0版有良好的向后兼容性。当前Windows下的Internet软件绝大部分都是基于Windows Socks开发的。

分类

为了满足不同的通信程序对通信质量和性能的要求，一般的网络系统提供了三种不同类型的套接字，以供用户在设计网络应用程序时根据不同的要求来选择。这三种套接为流式套接字（SOCK-STREAM）、数据报套接字（SOCK-DGRAM）和原始套接字（SOCK-RAW）。

（1）流式套接字。它提供了一种可靠的、面向连接的双向数据传输服务，实现了数据无差错、无重复的发送。流式套接字内设流量控制，被传输的数据看作是无记录边界的字节流。在TCP/IP协议簇中，使用TCP协议来实现字节流的传输，当用户想要发送大批量的数据或者对数据传输有较高的要求时，可以使用流式套接字。

（2）数据报套接字。它提供了一种无连接、不可靠的双向数据传输服务。数据包以独立的形式被发送，并且保留了记录边界，不提供可靠性保证。数据在传输过程中可能会丢失或重复，并且不能保证在接收端按发送顺序接收数据。在TCP/IP协议簇中，使用UDP协议来实现数据报套接字。在出现差错的可能性较小或允许部分传输出错的应用场合，可以使用数据报套接字进行数据传输，这样通信的效率较高。

（3）原始套接字。该套接字允许对较低层协议（如IP或ICMP）进行直接访问，常用于网络协议分析，检验新的网络协议实现，也可用于测试新配置或安装的网络设备。

创建套接字

以Berkeley Socket的一些基本的套接字系统调用为例。WinsockAPI也同样具有这些调用。

1.创建套接字 socket()任何用户要进行通信都必须创建套接字，创建套接字是通过系统调用socket()函数实现的。

（1）socket()函数调用的格式：SOCKET PASCAL FAR socket（int af，int type，int protocol）；

（2）socket()函数的参数：af，type，protocol。参数af指定套接字使用的协议族。也就是说，利用它来分辨地址的类型。UNIX支持的协议族有：UNIXDomain（AF_UNIX）、Intemet（AF_INET）、XeroxNS（AF_NS）等。而Dos和Windows仅支持AF_INET。type参数指定所需的通信类型。包括数据流（SOCK_STREAM）、数据报（SOCK-DGRAM）和原始类型（S0CK_RAW）。参数protocol说明该套接字使用的协议族中的特定协议。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。

（3）该函数调用成功，返回一个套接字描述符，该函数调用失败，返回值为INVALID_SOCKET。

关闭套接字

当对某个套接字的通信结束时，必须调用该函数关闭指定的套接字。

函数格式：BOOL closesocket（SOCKETs）；

s是已结束通信任务要关闭的套接字的描述符。

调用流程

套接字调用流程如下图所示。

socket()：创建套接字。

bind()：指定本地地址。一个套接字用socket()创建后，它其实还没有与任何特定的本地或目的地址相关联。在很多情况下，应用程序并不关心它们使用的本地地址，这时就可以不用调用bind指定本地的地址，而由协议软件为它们选择一个。但是，在某个知名端口（Well-known Port）上操作的服务器进程必须要对系统指定本地端口。所以一旦创建了一个套接字，服务器就必须使用bind()系统调用为套接字建立一个本地地址。

connect()：将套接字连接到目的地址。初始创建的套接字并未与任何外地目的地址关联。客户机可以调用connect()为套接字绑定一个永久的目的地址，将它置于已连接状态。对数据流方式的套接字，必须在传输数据前，调用connect()构造一个与目的地的TCP连接，并在不能构造连接时返回一个差错代码。如果是数据报方式，则不是必须在传输数据前调用connect。如果调用了connect()，也并不像数据流方式那样发送请求建连的报文，而是只在本地存储目的地址，以后该socket上发送的所有数据都送往这个地址，程序员就可以免去为每一次发送数据都指定目的地址的麻烦。

listen()：设置等待连接状态。对于一个服务器的程序，当申请到套接字，并调用bind()与本地地址绑定后，就应该等待某个客户机的程序来要求连接。listen()就是把一个套接字设置为这种状态的函数。

accept()：接受连接请求。服务器进程使用系统调用socket，bind和listen创建一个套接字，将它绑定到知名的端口，并指定连接请求的队列长度。然后，服务器调用accept进入等待状态，直到到达一个连接请求。

send()/recv()和sendto()/recvfrom()：发送和接收数据。在数据流方式中，一个连接建立以后，或者在数据报方式下，调用了connect()进行了套接字与目的地址的绑定后，就可以调用send()和reev()函数进行数据传输。

closesocket()：关闭套接字。

上述内容参考自百度百科。