伯克利Socket编程基础与应用

“第章-Socket编程PPT实用.ppt” Socket编程是计算机网络通信的核心技术之一，主要用于实现进程间的通信，特别是在分布式系统中。Socket起源于Berkeley Software Distribution（BSD）系统，因此也称为Berkeley Sockets。它提供了一种标准的应用程序接口API，使得程序员可以通过操作系统提供的服务与其他进程进行数据交换。 一、Socket概述 Socket的基本概念是一个通信端点，它是两个网络应用程序之间通信的桥梁。在操作系统层面，Socket提供了连接不同进程的接口，使得它们能够通过网络发送和接收数据。Socket分为两种主要类型：流式Socket（SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGRAM）。流式Socket基于TCP协议，保证数据的顺序和可靠性，适合需要稳定连接的应用场景；而数据报式Socket基于UDP协议，不保证数据顺序，但具有更低的延迟，适用于实时性要求高的应用。 二、Socket地址 在Socket编程中，每个Socket都有一个唯一的地址标识，由两部分组成：协议族（如IPv4的AF_INET或IPv6的AF_INET6）和具体的IP地址与端口号。IP地址标识网络上的设备，端口号则区分同一设备上的不同服务。例如，使用结构体sockaddr_in来表示IPv4的Socket地址，其中sin_family字段设定协议族，sin_port设定端口号，sin_addr设定IP地址。 三、Socket工作步骤 1. 创建Socket：通过调用socket()函数创建一个Socket实例，指定协议族、Socket类型和协议号。 2. 绑定地址：使用bind()函数将Socket与特定的IP地址和端口号绑定。 3. 对于Server端，监听连接：调用listen()函数使Socket进入监听状态，等待客户端的连接请求。 4. 对于Client端，发起连接：使用connect()函数尝试连接到Server的Socket。 5. 数据交换：连接建立后，双方通过send()和recv()函数发送和接收数据。 6. 关闭连接：使用close()函数关闭Socket。 四、基本Socket系统调用 1. socket()：创建新的Socket，返回Socket描述符。 2. bind()：将Socket与本地地址关联。 3. listen()：使Socket进入监听模式，准备接受连接。 4. accept()：Server端接收客户端连接，返回新的Socket描述符用于通信。 5. connect()：Client端尝试连接Server的Socket。 6. send()和recv()：发送和接收数据。 7. close()：关闭Socket。 五、其他Socket系统调用 除了基本的Socket函数，还有其他高级功能的调用，如setsockopt()和getsockopt()用于设置和获取Socket选项，如超时时间、缓冲区大小等；select()和poll()用于多路复用I/O，监控多个Socket的状态；sendto()和recvfrom()用于无连接Socket的数据交换。 例如，MSG_PEEK标志可以用于recv()和recvfrom()函数，允许查看数据而不立即从接收队列中移除。IPPROTO_TCP和IPPROTO_RAW分别代表TCP协议和原始IP协议，可以用于指定Socket使用的传输层协议。 总结来说，Socket编程提供了丰富的API来实现网络通信，无论是创建连接、交换数据还是进行高级配置，都具有灵活且强大的功能。通过理解和熟练运用这些知识点，开发者可以构建高效、可靠的网络应用程序。