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Socket 是网络编程的一个抽象概念，它是对 TCP/IP 协议的封装，提供了一组接口，使得程序员可以更方便地使用网络功能。

# Socket 的原理

Socket 的原理是基于 TCP/IP 协议的，它通过 TCP/IP 协议来传输数据。 TCP/IP 协议是一种网络通信协议，它定义了计算机之间如何进行通信。

# TCP

TCP （Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它提供了一种可靠的、有序的、无重复的数据传输方式。 TCP 协议通过三次握手建立连接，通过四次挥手断开连接。在数据传输过程中， TCP 协议会进行流量控制和拥塞控制，以保证数据的可靠传输。

三次握手：

  • 客户端向服务器发送一个 SYN 包，表示请求建立连接。
  • 服务器收到 SYN 包后，向客户端发送一个 SYN-ACK 包，表示同意建立连接。
  • 客户端收到 SYN-ACK 包后，向服务器发送一个 ACK 包，表示确认建立连接。

四次挥手：

  • 客户端向服务器发送一个 FIN 包，表示请求断开连接。
  • 服务器收到 FIN 包后，向客户端发送一个 ACK 包，表示确认断开连接。
  • 服务器向客户端发送一个 FIN 包，表示请求断开连接。
  • 客户端收到 FIN 包后，向服务器发送一个 ACK 包，表示确认断开连接。

# Socket 的使用

# 服务器端通信流程

  1. 创建用于监听的套接字，这个套接字是一个文件描述符:
int lfd = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 );

socket 接受三个参数，分别是 地址族 、 套接字类型 和 协议类型 。
AF_INET 表示使用 IPv4 协议， SOCK_STREAM 表示使用 TCP 协议， 0 表示使用默认协议。

  1. 绑定套接字到指定的 IP 地址和端口号:
struct sockaddr_in serv_addr;
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 使用本地 IP 地址
serv_addr.sin_port = htons(8888); // 使用指定的端口号
bind( lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr) );
bind  接受三个参数，分别是 套接字描述符 、 地址结构体 和 地址结构体 的大小。


    

  1. 监听套接字:
    2. 



listen( lfd, 128 );
listen 接受两个参数，分别是 套接字描述符 和 监听队列的长度 。


    

  1. 接受客户端连接:
    2. 



struct sockaddr_in cli_addr;
socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
int cfd = accept( lfd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &cli_len );
accept  接受三个参数，分别是 套接字描述符 、 客户端地址结构体 和 客户端地址结构体 的大小。


    

  1. 读取客户端发送的数据:
    2. 



char buf[1024];
int n = read( cfd, buf, sizeof(buf) );
read  接受三个参数，分别是 套接字描述符 、 缓冲区 和 缓冲区大小 。


    

  1. 发送数据给客户端:
    2. 



write( cfd, "hello world", 11 );
write  接受三个参数，分别是 套接字描述符 、 数据 和 数据大小 。


    

  1. 关闭套接字:
    2. 



close( lfd );// 关闭监听套接字
close( cfd );// 关闭客户端套接字
close  接受一个参数，即 套接字描述符 。


服务端程序的完整代码如下:


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
int main()
{
    // 1. 创建用于监听的套接字
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (lfd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    // 2. 绑定套接字到指定的 IP 地址和端口号
    struct sockaddr_in serv_addr;
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_addr.sin_port = htons(8888);
    if (bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
    {
        perror("bind");
        exit(1);
    }
    // 3. 监听套接字
    if (listen(lfd, 128) == -1)
    {
        perror("listen");
        exit(1);
    }
    // 4. 接受客户端连接
    struct sockaddr_in cli_addr;
    socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
    int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &cli_len);
    if (cfd == -1)
    {
        perror("accept");
        exit(1);
    }
    // 5. 读取客户端发送的数据
    char buf[1024];
    int n = read(cfd, buf, sizeof(buf));
    if (n == -1)
    {
        perror("read");
        exit(1);
    }
    printf("recv buf: %s\n", buf);
    // 6. 发送数据给客户端
    if (write(cfd, "hello world", 11) == -1)
    {
        perror("write");
        exit(1);
    }
    // 7. 关闭套接字
    close(lfd);
    close(cfd);
    return 0;
}
# 客户端通信流程


    

  1. 创建用于连接的套接字:
    2. 



int cfd = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
    

  1. 连接服务器:
    2. 



struct sockaddr_in serv_addr;
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 使用服务器的 IP 地址
serv_addr.sin_port = htons(8888); // 使用指定的端口号
connect( cfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr) );
    

  1. 发送数据给服务器:
    2. 



write( cfd, "hello world", 11 );
    

  1. 读取服务器发送的数据:
    2. 



char buf[1024];
int n = read( cfd, buf, sizeof(buf) );
    

  1. 关闭套接字:
    2. 



close( cfd );
客户端程序的完整代码如下:


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
int main()
{
    // 1. 创建用于连接的套接字
    int cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (cfd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    // 2. 连接服务器
    struct sockaddr_in serv_addr;
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    serv_addr.sin_port = htons(8888);
    if (connect(cfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
    {
        perror("connect");
        exit(1);
    }
    // 3. 发送数据给服务器
    if (write(cfd, "hello world", 11) == -1)
    {
        perror("write");
        exit(1);
    }
    // 4. 读取服务器发送的数据
    char buf[1024];
    int n = read(cfd, buf, sizeof(buf));
    if (n == -1)
    {
        perror("read");
        exit(1);
    }
    printf("recv buf: %s\n", buf);
    // 5. 关闭套接字
    close(cfd);
    return 0;
}