Socket套接字的目的是将TCP/IP协议相关软件移植到UNIX类系统中。设计者开发了一个接口,以便应用程序能简单地调用该接口通信。这个接口不断完善,最终形成了Socket套接字.Linux系统采用了Socket套接字,因此,Socket接口就被广泛使用,到现在已经成为事实上的标准。与套接字相关的函数被包含在头文件sys/socket.h中。
通过上面的描述可知,套接字对于程序员来说就是一套网络通信的接口,使用这套接口就可以完成网络通信。网络通信的主体主要分为两个部分:客户端和服务器端。在客户端和服务器端通信的时候需要频繁提到三个概念:IP、端口、通信数据。
1.字节序
字节序指的是在多字节数据类型中,字节的排列顺序。在计算机中,数据通常被存储为多个字节的序列,例如16位、32位或64位整数、浮点数等。字节序分为大端字节序(网络字节序)和小端字节序(主机字节序)两种。
主机字节序(小端)
网络字节序(大端)
字节序转换函数
从主机字节序到网络字节序的转换函数:htons、htonl;从网络字节序到主机字节序的转换函数:ntohs、ntohl。
Linux 系统提供如下 4 个函数来完成主机字节序和网络字节序之间的转换: 1. #include <netinet/in.h> 2. 3. uint32_t htonl(uint32_t hostlong); // 长整型的主机字节序转网络字节序 4. 5. uint32_t ntohl(uint32_t netlong); // 长整型的网络字节序转主机字节序 6. 7. uint16_t htons(uint16_t hostshort); // 短整形的主机字节序转网络字节序 8. 9. uint16_t ntohs(uint16_t netshort); // 短整型的网络字节序转主机字节序
2.IP地址转换函数
通常,人们习惯用点分十进制字符串表示 IPV4 地址,但编程中我们需要先把它们转化为整数方能使用,下面函数可用于点分十进制字符串表示的 IPV4 地址和网络字节序整数表示的 IPV4 地址之间的转换:
1.inet_addr
和inet_ntoa
: 这两个函数用于IPv4地址的转换。#include <arpa/inet.h> in_addr_t inet_addr(const char *cp); char *inet_ntoa(struct in_addr in);
2.
inet_pton
和inet_ntop
: 这两个函数用于IPv4和IPv6地址之间的转换。#include <arpa/inet.h> int inet_pton(int af, const char *src, void *dst); const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
参数:
af: 地址族(IP地址的家族包括ipv4和ipv6)协议
AF_INET: ipv4格式的ip地址
AF_INET6: ipv6格式的ip地址
src: 传入参数, 对应要转换的点分十进制的ip地址: 192.168.1.100
dst: 传出参数, 函数调用完成, 转换得到的大端整形IP被写入到这块内存中
返回值:成功返回1,失败返回0或者-1参数:
af: 地址族协议
AF_INET: ipv4格式的ip地址
AF_INET6: ipv6格式的ip地址
src: 传入参数, 这个指针指向的内存中存储了大端的整形IP地址
dst: 传出参数, 存储转换得到的小端的点分十进制的IP地址
size: 修饰dst参数的, 标记dst指向的内存中最多可以存储多少个字节
返回值:
3.套接字地址结构
通用 socket 地址结构
socket 网络编程接口中表示 socket 地址的是结构体 sockaddr,其定义如下:
#include <bits/socket.h> struct sockaddr { sa_family_t sa_family; char sa_data[14]; };
sa_family 成员是地址族类型(sa_family_t)的变量。地址族类型通常与协议族类型对
应。常见的协议族和对应的地址族如下图所示:专用 socket 地址结构
TCP/IP 协议族有 sockaddr_in 和 sockaddr_in6 两个专用 socket 地址结构体,它们分
别用于 IPV4 和 IPV6:/* sin_family: 地址族 AF_INET sin_port: 端口号,需要用网络字节序表示 sin_addr: IPV4 地址结构:s_addr 以网络字节序表示 IPV4 地址 */ struct in_addr { u_int32_t s_addr; }; struct sockaddr_in { sa_family_t sin_family; u_int16_t sin_port; struct in_addr sin_addr; }; struct in6_addr { unsigned char sa_addr[16]; // IPV6 地址,要用网络字节序表示 }; struct sockaddr_in6 { sa_family_t sin6_family; // 地址族:AF_INET6 u_inet16_t sin6_port; // 端口号:用网络字节序表示 u_int32_t sin6_flowinfo; // 流信息,应设置为 0 struct in6_addr sin6_addr; // IPV6 地址结构体 u_int32_t sin6_scope_id; // scope ID,尚处于试验阶段 };
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