C语言写Socket

c语言socket编程指南关键字:clinux介绍Socket编程让你沮丧吗？从manpages中很难得到有用的信息吗？你想跟上时代去编Internet相关的程序，但是为你在调用connect()前的bind()的结构而不知所措？等等…好在我已经将这些事完成了，我将和所有人共享我的知识了。如果你了解C语言并想穿过网络编程的沼泽，那么你来对地方了。--------------------------------------------------------------------------------读者对象这个文档是一个指南，而不是参考书。如果你刚开始socket编程并想找一本入门书，那么你是我的读者。但这不是一本完全的socket编程书。--------------------------------------------------------------------------------平台和编译器这篇文档中的大多数代码都在Linux平台PC上用GNU的gcc成功编译过。而且它们在HPUX平台上用gcc也成功编译过。但是注意，并不是每个代码片段都独立测试过。--------------------------------------------------------------------------------目录：1)什么是套接字？2)Internet套接字的两种类型3)网络理论4)结构体5)本机转换6)IP地址和如何处理它们7)socket()函数8)bind()函数9)connect()函数10)listen()函数11)accept()函数12)send()和recv()函数13)sendto()和recvfrom()函数14)close()和shutdown()函数15)getpeername()函数16)gethostname()函数17)域名服务（DNS）18)客户-服务器背景知识19)简单的服务器20)简单的客户端21)数据报套接字Socket22)阻塞23)select()--多路同步I/O24)参考资料--------------------------------------------------------------------------------什么是socket？你经常听到人们谈论着“socket”，或许你还不知道它的确切含义。现在让我告诉你：它是使用标准Unix文件描述符(filedescriptor)和其它程序通讯的方式。什么？你也许听到一些Unix高手(hacker)这样说过：“呀，Unix中的一切就是文件！”那个家伙也许正在说到一个事实：Unix程序在执行任何形式的I/O的时候，程序是在读或者写一个文件描述符。一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数。但是(注意后面的话)，这个文件可能是一个网络连接，FIFO，管道，终端，磁盘上的文件或者什么其它的东西。Unix中所有的东西就是文件！所以，你想和Internet上别的程序通讯的时候，你将要使用到文件描述符。你必须理解刚才的话。现在你脑海中或许冒出这样的念头：“那么我从哪里得到网络通讯的文件描述符呢？”，这个问题无论如何我都要回答：你利用系统调用socket()，它返回套接字描述符(socketdescriptor)，然后你再通过它来进行send()和recv()调用。“但是...”，你可能有很大的疑惑，“如果它是个文件描述符，那么为什么不用一般调用read()和write()来进行套接字通讯？”简单的答案是：“你可以使用！”。详细的答案是：“你可以，但是使用send()和recv()让你更好的控制数据传输。”存在这样一个情况：在我们的世界上，有很多种套接字。有DARPAInternet地址(Internet套接字)，本地节点的路径名(Unix套接字)，CCITTX.25地址(你可以将X.25套接字完全忽略)。也许在你的Unix机器上还有其它的。我们在这里只讲第一种：Internet套接字。--------------------------------------------------------------------------------Internet套接字的两种类型什么意思？有两种类型的Internet套接字？是的。不，我在撒谎。其实还有很多，但是我可不想吓着你。我们这里只讲两种。除了这些,我打算另外介绍的RawSockets也是非常强大的，很值得查阅。那么这两种类型是什么呢？一种是StreamSockets（流格式），另外一种是DatagramSockets（数据包格式）。我们以后谈到它们的时候也会用到SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM。数据报套接字有时也叫“无连接套接字”(如果你确实要连接的时候可以用connect()。)流式套接字是可靠的双向通讯的数据流。如果你向套接字按顺序输出“1，2”，那么它们将按顺序“1，2”到达另一边。它们是无错误的传递的，有自己的错误控制，在此不讨论。有什么在使用流式套接字？你可能听说过telnet，不是吗？它就使用流式套接字。你需要你所输入的字符按顺序到达，不是吗？同样，协议也使用它们来下载页面。实际上，当你通过端口80telnet到一个站点，然后输入“GETpagename”的时候，你也可以得到HTML的内容。为什么流式套接字可以达到高质量的数据传输？这是因为它使用了“传输控制协议(TheTransmissionControlProtocol)”，也叫“TCP”(请参考RFC-793获得详细资料。)TCP控制你的数据按顺序到达并且没有错误。你也许听到“TCP”是因为听到过“TCP/IP”。这里的IP是指“Internet协议”(请参考RFC-791。)IP只是处理Internet路由而已。那么数据报套接字呢？为什么它叫无连接呢？为什么它是不可靠的呢？有这样的一些事实：如果你发送一个数据报，它可能会到达，它可能次序颠倒了。如果它到达，那么在这个包的内部是无错误的。数据报也使用IP作路由，但是它不使用TCP。它使用“用户数据报协议(UserDatagramProtocol)”，也叫“UDP”(请参考RFC-768。)为什么它们是无连接的呢？主要是因为它并不象流式套接字那样维持一个连接。你只要建立一个包，构造一个有目标信息的IP头，然后发出去。无需连接。它们通常使用于传输包-包信息。简单的应用程序有：tftp,bootp等等。你也许会想：“假如数据丢失了这些程序如何正常工作？”我的朋友，每个程序在UDP上有自己的协议。例如，tftp协议每发出的一个被接受到包，收到者必须发回一个包来说“我收到了！”(一个“命令正确应答”也叫“ACK”包)。如果在一定时间内(例如5秒)，发送方没有收到应答，它将重新发送，直到得到ACK。这一ACK过程在实现SOCK_DGRAM应用程序的时候非常重要。--------------------------------------------------------------------------------网络理论既然我刚才提到了协议层，那么现在是讨论网络究竟如何工作和一些关于SOCK_DGRAM包是如何建立的例子。当然，你也可以跳过这一段，如果你认为已经熟悉的话。现在是学习数据封装(DataEncapsulation)的时候了！它非常非常重要。它重要性重要到你在网络课程学（图1：数据封装）习中无论如何也得也得掌握它。主要的内容是：一个包，先是被第一个协议(在这里是TFTP)在它的报头（也许是报尾）包装(“封装”)，然后，整个数据(包括TFTP头)被另外一个协议(在这里是UDP)封装，然后下一个(IP)，一直重复下去，直到硬件(物理)层(这里是以太网)。当另外一台机器接收到包，硬件先剥去以太网头，内核剥去IP和UDP头，TFTP程序再剥去TFTP头，最后得到数据。现在我们终于讲到声名狼藉的网络分层模型(LayeredNetworkModel)。这种网络模型在描述网络系统上相对其它模型有很多优点。例如，你可以写一个套接字程序而不用关心数据的物理传输(串行口，以太网，连接单元接口(AUI)还是其它介质)，因为底层的程序会为你处理它们。实际的网络硬件和拓扑对于程序员来说是透明的。不说其它废话了，我现在列出整个层次模型。如果你要参加网络考试，可一定要记住：应用层(Application)表示层(Presentation)会话层(Session)传输层(Transport)网络层(Network)数据链路层(DataLink)物理层(Physical)物理层是硬件(串口，以太网等等)。应用层是和硬件层相隔最远的--它是用户和网络交互的地方。这个模型如此通用，如果你想，你可以把它作为修车指南。把它对应到Unix，结果是：应用层(ApplicationLayer)(telnet,ftp,等等)传输层(Host-to-HostTransportLayer)(TCP,UDP)Internet层(InternetLayer)(IP和路由)网络访问层(NetworkAccessLayer)(网络层，数据链路层和物理层)现在，你可能看到这些层次如何协调来封装原始的数据了。看看建立一个简单的数据包有多少工作？哎呀，你将不得不使用cat来建立数据包头！这仅仅是个玩笑。对于流式套接字你要作的是send()发送数据。对于数据报式套接字，你按照你选择的方式封装数据然后使用sendto()。内核将为你建立传输层和Internet层，硬件完成网络访问层。这就是现代科技。现在结束我们的网络理论速成班。哦，忘记告诉你关于路由的事情了。但是我不准备谈它，如果你真的关心，那么参考IPRFC。--------------------------------------------------------------------------------结构体终于谈到编程了。在这章，我将谈到被套接字用到的各种数据类型。因为它们中的一些内容很重要了。首先是简单的一个：socket描述符。它是下面的类型：int仅仅是一个常见的int。从现在起，事情变得不可思议了，而你所需做的就是继续看下去。注意这样的事实：有两种字节排列顺序：重要的字节(有时叫octet，即八位位组)在前面，或者不重要的字节在前面。前一种叫“网络字节顺序(NetworkByteOrder)”。有些机器在内部是按照这个顺序储存数据，而另外一些则不然。当我说某数据必须按照NBO顺序，那么你要调用函数(例如htons())来将它从本机字节顺序(HostByteOrder)转换过来。如果我没有提到NBO，那么就让它保持本机字节顺序。我的第一个结构(在这个技术手册TM中)--structsockaddr.。这个结构为许多类型的套接字储存套接字地址信息：C代码1.structsockaddr{2.unsignedshortsa_family;/*地址家族,AF_xxx*/3.charsa_data[14];/*14字节协议地址*/4.};sa_family能够是各种各样的类型，但是在这篇文章中都是AF_INET。sa_data包含套接字中的目标地址和端口信息。这好像有点不明智。为了处理structsockaddr，程序员创造了一个并列的结构：structsockaddr_in(in代表Internet。)C代码1.structsockaddr_in{2.shortintsin_family;/*通信类型*/3.unsignedshortintsin_port;/*端口*/4.structin_addrsin_addr;/*Internet地址*/5.unsignedcharsin_zero[8];/*与sockaddr结构的长度相同*/6.};用这个数据结构可以轻松处理套接字地址的基本元素。注意sin_zero(它被加入到这个结构，并且长度和structsockaddr一样)应该