嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程之：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)編程

10.2網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)編程

10.2.1socket概述

1．socket定義

在Linux中的網(wǎng)絡(luò)編程是通過(guò)socket接口來(lái)進(jìn)行的。人們常說(shuō)的socket是一種特殊的I/O接口，它也是一種文件描述符。socket是一種常用的進(jìn)程之間通信機(jī)制，通過(guò)它不僅能實(shí)現(xiàn)本地機(jī)器上的進(jìn)程之間的通信，而且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)能夠在不同機(jī)器上的進(jìn)程之間進(jìn)行通信。

每一個(gè)socket都用一個(gè)半相關(guān)描述{協(xié)議、本地地址、本地端口}來(lái)表示；一個(gè)完整的套接字則用一個(gè)相關(guān)描述{協(xié)議、本地地址、本地端口、遠(yuǎn)程地址、遠(yuǎn)程端口}來(lái)表示。socket也有一個(gè)類(lèi)似于打開(kāi)文件的函數(shù)調(diào)用，該函數(shù)返回一個(gè)整型的socket描述符，隨后的連接建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫际峭ㄟ^(guò)socket來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2．socket類(lèi)型

常見(jiàn)的socket有3種類(lèi)型如下。

（1）流式socket（SOCK_STREAM）。

流式套接字提供可靠的、面向連接的通信流；它使用TCP協(xié)議，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和順序性。

（2）數(shù)據(jù)報(bào)socket（SOCK_DGRAM）。

數(shù)據(jù)報(bào)套接字定義了一種無(wú)連接的服務(wù)，數(shù)據(jù)通過(guò)相互獨(dú)立的報(bào)文進(jìn)行傳輸，是無(wú)序的，并且不保證是可靠、無(wú)差錯(cuò)的。它使用數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP。

（3）原始socket。

原始套接字允許對(duì)底層協(xié)議如IP或ICMP進(jìn)行直接訪問(wèn)，它功能強(qiáng)大但使用較為不便，主要用于一些協(xié)議的開(kāi)發(fā)。

10.2.2地址及順序處理

1．地址結(jié)構(gòu)相關(guān)處理

（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹。

下面首先介紹兩個(gè)重要的數(shù)據(jù)類(lèi)型：sockaddr和sockaddr_in，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)類(lèi)型都是用來(lái)保存socket信息的，如下所示：

structsockaddr

{

unsignedshortsa_family;/*地址族*/

charsa_data[14];/*14字節(jié)的協(xié)議地址，包含該socket的IP地址和端口號(hào)。*/

};

structsockaddr_in

{

shortintsa_family;/*地址族*/

unsignedshortintsin_port;/*端口號(hào)*/

structin_addrsin_addr;/*IP地址*/

unsignedcharsin_zero[8];/*填充0以保持與structsockaddr同樣大小*/

};

這兩個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型是等效的，可以相互轉(zhuǎn)化，通常sockaddr_in數(shù)據(jù)類(lèi)型使用更為方便。在建立socketadd或sockaddr_in后，就可以對(duì)該socket進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮髁恕?/p>

（2）結(jié)構(gòu)字段。

表10.1列出了該結(jié)構(gòu)sa_family字段可選的常見(jiàn)值。

表10.1

sockaddr_in其他字段的含義非常清楚，具體的設(shè)置涉及其他函數(shù)，在后面會(huì)有詳細(xì)的講解。

2．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)優(yōu)先順序

（1）函數(shù)說(shuō)明。

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種字節(jié)優(yōu)先順序：高位字節(jié)優(yōu)先（稱(chēng)為大端模式）和低位字節(jié)優(yōu)先（稱(chēng)為小端模式，PC機(jī)通常采用小端模式）。Internet上數(shù)據(jù)以高位字節(jié)優(yōu)先順序在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，因此在有些情況下，需要對(duì)這兩個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)優(yōu)先順序進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。這里用到了4個(gè)函數(shù)：htons()、ntohs()、htonl()和ntohl()。這4個(gè)地址分別實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序和主機(jī)字節(jié)序的轉(zhuǎn)化，這里的h代表host，n代表network，s代表short，l代表long。通常16位的IP端口號(hào)用s代表，而IP地址用l來(lái)代表。

（2）函數(shù)格式說(shuō)明。

表10.2列出了這4個(gè)函數(shù)的語(yǔ)法格式。

表10.2 htons等函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)

3．地址格式轉(zhuǎn)化

（1）函數(shù)說(shuō)明。

通常用戶(hù)在表達(dá)地址時(shí)采用的是點(diǎn)分十進(jìn)制表示的數(shù)值（或者是以冒號(hào)分開(kāi)的十進(jìn)制IPv6地址），而在通常使用的socket編程中所使用的則是二進(jìn)制值，這就需要將這兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這里在IPv4中用到的函數(shù)有inet_aton()、inet_addr()和inet_ntoa()，而IPv4和IPv6兼容的函數(shù)有inet_pton()和inet_ntop()。由于IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此，本書(shū)講解的函數(shù)都能夠同時(shí)兼容IPv4和IPv6，但在具體舉例時(shí)仍以IPv4為例。

這里inet_pton()函數(shù)是將點(diǎn)分十進(jìn)制地址映射為二進(jìn)制地址，而inet_ntop()是將二進(jìn)制地址映射為點(diǎn)分十進(jìn)制地址。

（2）函數(shù)格式。

表10.3列出了inet_pton函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。

表10.3 inet_pton函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)