本文主要介紹的是C語言網絡編程基礎,介紹一些網絡常識,這希望對于廣大讀者學習C/C++有一些幫助。更多淺顯的C語言、C++,windows知識,持續關注我吧!
什么是socket?
Socket的英文原義是“孔”或“插座”。在編程中,Socket被稱做 套接字,是網絡通信中的一種約定。Socket編程的應用無處不在,我們平時用的QQ、微信、瀏覽器等程序,都與Socket編程有關。我們平時使用瀏覽器查資料,這個過程的技術原理是怎樣的呢?
我們平時使用瀏覽器,大致就是這樣的一個過程。這里有兩個重要的名詞: 服務端與 客戶端。
Socket編程的目的就是如何實現這兩端之間的通信。
Socket編程在編程開發中很重要
Socket編程不僅僅在互聯網方面很重要,在我們的嵌入式方面也是非常的重要,因為現在很多電子設備都趨向于聯網。比如很多編程行業的招聘要求都會有這一條要求:
說一點題外話,還在學校的朋友,如果感覺到很迷茫,不知道學什么的時候,可以上招聘網站上看看自己未來工作相關的職位的任職要求,這樣就可以總結自己的一些不足、比較有針對性的去學習。
Socket編程中的幾個重要概念
Socket編程用于解決我們 客戶端與 服務端之間通信的問題。我們平時多多少少都有聽過IP地址、端口、TCP協議、UDP協議等概念,這些都與Socket編程中相關,想要知道怎么用起來,當然得先了解它們的一些介紹。下面看一下這些專業術語的一些要點介紹:
1、什么是IP地址?
IP地址(Inte.NETProtocolAddress)是指互聯網協議地址,又譯為 網際協議地址。IP地址被用來給Internet上的電腦一個編號。我們可以把“個人電腦”比作“一臺電話”,那么“IP地址”就相當于“電話號碼”。若計算機1知道計算機2的IP地址,則計算機1就能訪問計算機2。
IP地址是一個32位的二進制數,通常被分割為4個“8位二進制數”(也就是4個字節)。IP地址通常用 點分十進制表示成(a.b.c.d)的形式,其中,a,b,c,d都是0~255之間的十進制整數。例:點分十進IP地址(100.4.5.6),實際上是32位二進制數(01100100.00000100.00000101.00000110)。
IP地址有 IPv4與 IPv6之分,現在用得較多的是IPv4。其中,有一個特殊的IP地址需要我們記住: 127.0.0.1,這是回送地址,即本地機,一般用來測試使用。后邊我們的實例中會用到。
關于IP地址還有很多知識要點,但是對于在Socket編程中的應用,我們暫且知道這么多就可以。
2、什么是TCP/IP端口?
上一點中我們提到,若計算機1知道計算機2的IP地址,則計算機1就能訪問計算機2。但是,我們要訪問計算機2中的不同的應用軟件,則還得需要一個信息: 端口。端口使用16bit進行編號,即其范圍為: 0~65536。但 0~1023 的端口一般由系統分配給特定的服務程序,例如 Web 服務的端口號為 80,FTP 服務的端口號為 21等。
3、什么是協議?
協議(Protocol)是通信雙方進行數據交互的一種約定。如TCP、UDP協議:
TCP協議
TCP(Transmission Control Protocol 傳輸控制協議)是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議,數據可以準確發送,數據丟失會重發。TCP協議常用于web應用中。
TCP連接(三次握手)
TCP傳輸起始時,客戶端、服務端要完成三次數據交互工作才能建立連接,常稱為三次握手。可形象比喻為如下對話:
客戶端:服務端您好,我有數據要發給你,請求您開通訪問權限。
服務端:客戶端您好,已給您開通權限,您可以發送數據了。
客戶端:收到,謝謝。
具體示意圖為:
這里的SYN和ACK是都是標志位,其中SYN代表新建一個連接,ACK代表確認。其中m、n都是隨機數。具體說明如:
- 第一次握手:SYN標志位被置位,客戶端向服務端發送一個隨機數m。
- 第二次握手:ACK、SYN標志位被置位。服務端向客戶端發送m+1表示確認剛才收到的數據,同時向客戶端發送一個隨機數n。
- 第三次握手:ACK標志被置位。客戶端向服務端發送n+1表示確認收到數據。
TCP斷開(四次揮手)
TCP斷開連接時,客戶端、服務端要完成四次數據交互工作才能建立連接,常稱為四次揮手。可形象比喻為如下對話:
客戶端:服務端您好,我發送數據完畢了,即將和您斷開連接。
服務端:客戶端您好,我稍稍準備一下,再給您斷開
服務端:客戶端您好,我準備好了,您可以斷開連接了。
客戶端:好的,合作愉快!
具體示意圖為:
這里的FIN也是一個標志位,代表斷開連接。具體說明類似三次握手。
為什么建立連接只需要三次數據交互,而斷開連接需要四次呢?
建立連接時,服務端在監聽狀態下,收到建立連接請求的SYN報文后,把ACK和SYN放在一個報文里發送給客戶端。
而關閉連接時,當收到對方的FIN報文時,僅僅表示對方不再發送數據了但是還能接收數據,己方也未必全部數據都發送給對方了,所以己方可以立即close,也可以發送一些數據給對方后,再發送FIN報文給對方來表示同意現在關閉連接,因此,己方ACK和FIN一般都會分開發送。
UDP協議
UDP(User Datagram Protocol, 用戶數據報協議)是一種無連接的傳輸層協議,提供面向事務的簡單不可靠信息傳送服務,可以保證通訊效率,傳輸延時小。例如視頻聊天應用中用的就是UDP協議,這樣可以保證及時丟失少量數據,視頻的顯示也不受很大影響。
4、什么是協議族?
協議族是多個協議的統稱。比如我們的TCP/IP協議族,其不僅僅是TCP協議、IP協議,而是多個協議的集合,其包含IP、TCP、UDP、FTP、SMTP等協議。
TCP、UDP通信的socket編程過程圖
(1)TCP通信socket編程過程
(2)UDP通信socket編程過程
尾言
由于篇幅問題,關于socket的編程應用實例敬請期待,文章都是手打原創,每天最淺顯的介紹C語言、C++,windows知識,喜歡我的文章就關注一波吧,每天帶你學習C/C++不同的知識,也可以看到最新更新和之前發表的文章哦。如果足下基礎比較差,不妨關注下人人都可以學習的視頻教程