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

10.2網(wǎng)絡(luò )基礎編程

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)程之間通信機制，通過(guò)它不僅能實(shí)現本地機器上的進(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、遠程地址、遠程端口}來(lái)表示。socket也有一個(gè)類(lèi)似于打開(kāi)文件的函數調用，該函數返回一個(gè)整型的socket描述符，隨后的連接建立、數據傳輸等操作都是通過(guò)socket來(lái)實(shí)現的。

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，從而保證了數據傳輸的正確性和順序性。

（2）數據報socket（SOCK_DGRAM）。

數據報套接字定義了一種無(wú)連接的服務(wù)，數據通過(guò)相互獨立的報文進(jìn)行傳輸，是無(wú)序的，并且不保證是可靠、無(wú)差錯的。它使用數據報協(xié)議UDP。

（3）原始socket。

原始套接字允許對底層協(xié)議如IP或ICMP進(jìn)行直接訪(fǎng)問(wèn)，它功能強大但使用較為不便，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．地址結構相關(guān)處理

（1）數據結構介紹。

下面首先介紹兩個(gè)重要的數據類(lèi)型：sockaddr和sockaddr_in，這兩個(gè)結構類(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字節的協(xié)議地址，包含該socket的IP地址和端口號。*/

};

structsockaddr_in

{

shortintsa_family;/*地址族*/

unsignedshortintsin_port;/*端口號*/

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)數據類(lèi)型是等效的，可以相互轉化，通常sockaddr_in數據類(lèi)型使用更為方便。在建立socketadd或sockaddr_in后，就可以對該socket進(jìn)行適當的操作了。

（2）結構字段。

表10.1列出了該結構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，具體的設置涉及其他函數，在后面會(huì )有詳細的講解。

2．數據存儲優(yōu)先順序

（1）函數說(shuō)明。

計算機數據存儲有兩種字節優(yōu)先順序：高位字節優(yōu)先（稱(chēng)為大端模式）和低位字節優(yōu)先（稱(chēng)為小端模式，PC機通常采用小端模式）。Internet上數據以高位字節優(yōu)先順序在網(wǎng)絡(luò )上傳輸，因此在有些情況下，需要對這兩個(gè)字節存儲優(yōu)先順序進(jìn)行相互轉化。這里用到了4個(gè)函數：htons()、ntohs()、htonl()和ntohl()。這4個(gè)地址分別實(shí)現網(wǎng)絡(luò )字節序和主機字節序的轉化，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端口號用s代表，而IP地址用l來(lái)代表。

（2）函數格式說(shuō)明。

表10.2列出了這4個(gè)函數的語(yǔ)法格式。

表10.2 htons等函數語(yǔ)法要點(diǎn)

3．地址格式轉化

（1）函數說(shuō)明。

通常用戶(hù)在表達地址時(shí)采用的是點(diǎn)分十進(jìn)制表示的數值（或者是以冒號分開(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)數值進(jìn)行轉換。這里在IPv4中用到的函數有inet_aton()、inet_addr()和inet_ntoa()，而IPv4和IPv6兼容的函數有inet_pton()和inet_ntop()。由于IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)的標準協(xié)議，因此，本書(shū)講解的函數都能夠同時(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）函數格式。

表10.3列出了inet_pton函數的語(yǔ)法要點(diǎn)。

表10.3 inet_pton函數語(yǔ)法要點(diǎn)