卫金鑫
学号：20021210618
学院：电子工程学院
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【嵌牛导读】在诸多的网络互联协议中，TCP/IP 协议使用最为普通，也成为了事实上的网络工业标准。网际协议 IP和TCP是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。今天我们主要讲讲基于TCP的socket套接字的网络编程。
【嵌牛鼻子】TCP/IP 协议，socket套接字，网络编程
【嵌牛提问】你知道怎样基于TCP进行socket套接字网络编程吗？
【嵌牛正文】
由于相对独立的网络产品难以实现互联，国际标准化组织ISO于1984年颁布了一个"开放系统互联基本参考模型“的国际标准ISO 7498，简称OSI/RM，即著名的OSI七层模型。
OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(PDU，Protocl Data Unit)。OSI参考模型中每一层都要依靠下一层提供的服务。为了提供服务，下层把上层的PDU作为本层的数据封装，然后加入本层的头部（有的层还要加入尾部，例如数据链路层）。头部的数据中含有完成数据传输所需的控制信息。我们在寄信时，要把信件放到信封中，当收信人收到这封信时，他要打开信封，取出信件。这种数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被封装了多层“信封”。但是，某一层只能识别由对等层封装的“信封”，而对于被封装在“信封”内部的数据仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何处理。
在诸多的网络互联协议中，TCP/IP 协议使用最为普通，也成为了事实上的网络工业标准。网际协议 IP和TCP是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。
一台计算机要向另一台计算机发送数据，首先必须将该数据打包，打包的过程称为封装。封装就是在数据前面加上特定的协议头部。例如，利用TCP协议发送数据时，当数据到达传输层时，就会加上TCP协议头，当该数据到达网络层时，在其前面还会加上IP协议头。
其中，从网络上下载文件时使用的是FTP协议，上网浏览网页时使用的是HTTP协议。DNS也是一种应用比较广泛的协议，我们在访问网络上一台主机时，通常不是直接输入对方的IP地址，而是输入这台主机的一个域名，例如访问新浪网时，通常会输入：www.sina.com.cn，这就是新浪网的域名，通过DNS服务就可以将这个域名解析为它所对应的IP地址，通过IP地址就可以访问新浪网的主机了；通过FoxMai丨发送电子邮件时，就会使用SMTP协议；利用FoxMail从邮件服务器（例如263)上收取电子邮件时，就会使用POP3协议。
TCP：面向连接的可靠的传输协议。利用TCP协议进行通信时，首先要通过三步握手，以建立通信双方的连接。一旦连接建立好，就可以进行通信了。TCP提供了数据确认和数据重传的机制，保证了发送的数据一定能到达通信的对方。这就与打电话一样，首先要拨打对方的电话号码以建立连接，一旦电话拨通，连接建立之后，你所说的每一句话都能够传送到通话的另一方。
UDP：是无连接的、不可靠的传输协议。采用UDP进行通信时，不需要建立连接，可以直接向一个IF地址发送数据，但是对方能否收到，就不敢保证了。我们知道在网络上传输的是电信号，既然是电信号，在传输过程中就会有衰减，因此数据有可能在网络上就消失了，也有可能我们所指定的1P地址还没有分配，或者该IP地址所对应的主机还没有运行，这些情况都有可能导致发送的数据接收不到。这就好像寄信的过程，我们所寄的信件有可能在运输的途中丢失，也有可能收信人搬家了，这都会导致信件的丢失。但另一方面，我们在寄信时不需要和对方认识，也就是说,不需要建立连接。例如，我给某个国家的领导人写了封信，想谈谈两国的关系，这封信能够寄出，但是能否到达就不好说了。既然UDP协议有这么多缺点，那么为什么还要使用它呢？这主要是因为UDP协议不需要建立连接，而且没有数据确认和重传机制，所以实时性较高。因此，在一些实时性要求较高的场合，例如视频会议，就可以釆用UDP协议来实现。因为对于这类应用来说，丢失少量数据并不会影响视频的观看。但对于数据完整性要求较高的场合，就应采用TCP协议。
IP网络层提供IP寻址和路由。因为在网络上数据可以经由多条线路到达目的地，网络层负责找出最佳的传输线路。
IP层就是把数据分组从一个主机跨越千山万水搬运到另外一主机， 并且这搬运服务一点都不可靠， 丢包、重复、失序可以说是家常便饭。如果失败是否需要重传？如果需要，那就使用TCP协议实现可靠的、面向连接的传输连接，如果不需要，那就使用UDP协议使用不可靠的、不面向连接的传输连接。
所以不同的网络应用程序可以用TCP实现，也可以用UDP实现，只是可靠性和实时性不一样。
在TCP或UDP协议上编程是比较复杂的。例如TCP协议， 我们不能要求每个程序员都去实现建立连接的3次握手（确认客户端、服务端的发信、收信能力），分组交换、失败重传（中间节点的路由可以是随机的，允许失序、重复、丢失，可靠的传输完全由两端点来实现，失败后重传即可，而顺序可以由数据包的序号来确定）， 这些应该是属于操作系统内核的部分， 没必要重复开发， 但是对于应用程序来讲， 操作系统可以抽象出一个socket概念， 让上层应用去编程。
所以，Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
Socket是连接应用程序与网络驱动程序的桥梁，Socket在应用程序中创建，通过bind与驱动程序建立关系。此后，应用程序送给Socket的数据，由Socket交给驱动程序向网络上发送出去。计算机从网络上收到与该Socket绑定的IP+Port相关的数据后，由驱动程序交给Socket，应用程序便可从该Socket中提取接收到的数据。网络应用程序就是这样通过socket进行数据的发送与接收的。
基于TCP(面向连接）的socket编程的服务器端程序流程如下：
1 创建套接字（socket())。
2 将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind())。
3 将套接字设为监听模式，准备接收客户请求（listen()）
4 等待客户请求到来；当清求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字（accept())。
5 用返回的套接字和客户端进行通信（send/recv()）返回，等待另一客户请求。
6 关闭套接字。
基于TCP(面向连接）的socket编程的客户端程序流程如下：
1 创建套接字（socket())。
2 向服务器发出连接请求（connect())。
3 和服务器端进行通信（send/recv())。
4 关闭套接字。
代码：
//tcp server
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
void main(){
WORD wVersionRequested; // 指定准备加载的Winsock库版本
WSADATA wsaData; // Winsock库版本信息的结构体
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1);
int err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData ); // 加载套接字库
if ( err != 0 ) { return;}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
// 释放为该应用程序分配的资源，终止对WinSock动态库的使用
return;
}
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
// 创建套接字AF_INET表示TCP/IP协议
// SOCK_STREAM表示TCP连接，SOCK_DGRAM表示UDP连接
// 第三个参数为零表示自动选择协议
SOCKADDR_IN addrSrv; // 定义一个地址结构体的变量
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//htons把一个u_short类型从主机字节序转换为网络字节序
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR)); //将套接字绑定到本地的某个地址和端口上
listen(sockSrv,5); //将指定的套接字设定为监听模式
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
while(1) {
SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
//接受客户端发送的连接请求
char sendBuf[100];
sprintf(sendBuf,"Welcome %s to here",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
//通过一个已建立连接的套接字发送数据
char recvBuf[100];
recv(sockConn,recvBuf,100,0); /
/从一个已建立连接的套接字接收数据
printf("%s\n",recvBuf);
closesocket(sockConn);
}
}
//添加ws2_32.lib：工程→设置→连接，添加该库（前面要有空格）或
//#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
//Tcp client
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
void main(){
WORD wVersionRequested; // 指定准备加载的Winsock库版本
WSADATA wsaData; // Winsock库版本信息的结构体
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1);
int err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData ); // 加载套接字库
if ( err != 0 ) { return;}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
// 释放为该应用程序分配的资源，终止对WinSock动态库的使用
return;
}
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
// 创建套接字。AF_INET表示TCP/IP协议
// SOCK_STREAM表示TCP连接，SOCK_DGRAM表示UDP连接
//第三个参数为零表示自动选择协议
SOCKADDR_IN addrSrv; //定义一个地址结构体的变量
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");
addrSrv.sin_family = AF_INET;
addrSrv.sin_port = htons(6000);
connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
//向服务器发出连接请求
char recvBuf[1000];
recv(sockClient,recvBuf,100,0); //接收数据
printf("%s\n",recvBuf);
send(sockClient,"Hello!",strlen("Hello!")+1,0); //发送数据
closesocket(sockClient); //关闭套接字
WSACleanup();
system("pause");
}
//添加ws2_32.lib：工程→设置→连接，添加该库（前面要有空格）或
//#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
