TCP/IP套接字编程：流式、数据报与原始套接字解析

本文档是关于套接字(socket)编程的基础教程，主要涵盖了套接字的类型，包括流式套接字(SOCK_STREAM)、数据报式套接字(SOCK_DGRAM)以及原始套接字(SOCK_RAW)。此外，还介绍了套接字编程的基本概念，如TCP/IP套接字通信过程，以及IPv4套接字地址结构。 在计算机网络中，套接字是用于实现进程间通信的一种接口，特别是在分布式系统中，如互联网。套接字使得不同计算机上的程序可以相互通信，无论是同一台机器还是跨越网络的不同设备。 1. **流式套接字(SOCK_STREAM)**: 这种类型的套接字基于TCP(TCP/IP协议栈中的传输层协议)提供服务。它提供的是面向连接的服务，确保数据的可靠性，即数据在传输过程中不会丢失、重复，且按发送顺序接收。适合需要稳定、连续数据传输的应用，例如网页浏览、FTP文件传输等。 2. **数据报式套接字(SOCK_DGRAM)**: 基于UDP(用户数据报协议)的套接字，它提供无连接服务。每个数据包独立发送，不保证无错传输，可能会丢失、重复，且接收顺序无保障。适用于实时性要求高但对数据完整性和顺序不敏感的应用，如在线游戏、VoIP语音通话等。 3. **原始套接字(SOCK_RAW)**: 允许程序员直接访问网络层协议，如IP，可以用于发送和接收原始的IP数据包，通常用于网络诊断、协议开发或实现自定义的网络协议。使用原始套接字需要较高的权限，且编程复杂度较高。 套接字编程基本流程通常包括以下几个步骤： 1. 创建套接字：通过调用socket()函数创建套接字。 2. 绑定(Bind)：使用bind()函数将套接字与特定的IP地址和端口关联。 3. 对于服务器端，监听(Listen)：使用listen()函数使套接字进入监听状态，等待客户端的连接请求。 4. 对于客户端，连接(Connect)：使用connect()函数向服务器发起连接请求。 5. 接受(Accept)：服务器端调用accept()函数接受客户端的连接，生成一个新的套接字用于与客户端通信。 6. 读写(Read/Write)：通过read()和write()函数进行数据交换。 7. 关闭(Close)：完成通信后，关闭套接字。 在IPv4环境中，套接字地址结构`sockaddr_in`包含了地址家族(AF_INET表示IPv4)，端口号，以及IP地址等信息。`sin_len`表示结构体的长度，`sin_family`定义地址家族，`sin_port`存储端口号，`sin_addr`存储IPv4地址，`sin_zero`是未使用的填充字段，通常初始化为0。 通用套接字地址结构`sockaddr`是所有地址结构的基础，它包含一个长度字段和地址家族字段，具体类型根据实际的地址家族（如IPv4或IPv6）来确定。 套接字是网络编程的基础，理解和掌握套接字的工作原理和使用方法对于开发网络应用至关重要。无论是服务器端的构建，还是客户端的交互，都需要熟练运用套接字技术。