网络编程套接字（一）

一、源IP和目的IP

二、端口号

三、UDP协议和TCP协议

四、网络字节序

五、socket编程

1、socket 常见接口

2、struct sockaddr结构体

一、源IP和目的IP

IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

每台主机都有自己的IP地址，所以当数据从一台主机传输到另一台主机就需要IP地址，数据传输时，报头里面就包含了IP地址。为什么呢？因为在现在的互联网世界，每台主机的IP地址都是唯一的，而且是全球唯一的，所以一个IP地址能够标识世界上一个唯一的一个主机。于是，我们就能通过IP地址找到目的主机了。

源IP地址：发送数据报那个主机的IP地址，目的IP地址：想发送到的那个主机的IP地址。

二、端口号

但是，我们的最终目的仅仅是想把信息从一台主机发送到另一台主机吗？当然不是，我们最终的目的应该是将信息发送到主机上的软件的！

举个例子，你点开了抖音客户端，就相当于在手机上启动了一个进程，那么字节跳动公司的服务器将会把抖音的内容，通过网络传输给你的手机，但是不会仅仅传到手机上就好了，而是会将信息传给手机上的抖音客户端，也就是你启动的一个进程！

那么为什么抖音的服务器知道把信息传给抖音客户端，而不是美团或者qq客户端呢？这就是我们端口号的作用了。

我们使用端口号来标识某个主机上的一个进程！于是，抖音服务器通过IP地址找到主机，通过唯一的端口号找到主机上的抖音客户端进程，就能够把信息推送给抖音客户端，让用户就能够看到了。

端口号：

1、端口号是一个2字节16位的整数。
2、端口号用来标识一个进程，告诉操作系统要把数据交给哪一个进程。
3、在同一个主机中，一个端口号只能被一个进程占用。

所以说，通过全网唯一IP地址能够找到唯一的主机，然后通过端口号能够标识网络上的某一台主机的某一个进程，那么我们通过（IP地址，端口号）的组合，就能够找到全网唯一的进程了！那么网络通信的本质就是进程间的通信！而我们把（IP地址，端口号）的组合称为套接字。

注：一个端口号只能被一个进程占用，但是一个进程可以绑定多个端口号。

三、UDP协议和TCP协议

TCP和UDP协议是TCP/IP协议的核心。他们都属于传输层协议。

~ TCP协议特点：

有连接（正式通信前要先建立连接）
可靠传输
面向字节流

~ UDP协议特点：

无连接
不可靠传输
面向数据报

如果发送数据时出现了丢包的情况、或者数据被重复传递了（传递了多份）、或者网络出现了问题等等造成的后果就叫做不可靠。

与此相对，可靠传输则通过各种机制（如确认信息、重传等）来确保数据的完整性和可靠性。TCP就是一种可靠的传输，但是它的可靠一定是通过大量的代码去维护实现的。当然，UDP虽然是不可靠传输，但是它的使用成本低。我们应该根据不同的场景，去选择协议。

四、网络字节序

我们已经知道，内存中的多字节数据相对于内存地址有大端和小端之分。小端：低权值的数放入低地址。大端：低权值的数放入高地址。

正是因为有了大小端的区分，我们就有了这样一个问题：两台主机在进行网络通信的时候，如果一个主机是大端机，而另一个主机是小端机，那么因为两个主机对于数据在内存中的存储方式不一样，必定会解析错误对方发过来的信息。

所以就有了这样的规定：在进行网络传输的时候，网络中的数据都是大端。发送数据的主机如果是大端机就不用管，如果是小端机就把小端转成大端再发送。接收数据的主机收到的也是大端的，然后将数据转换成自己能够识别的字节序。

为了方便，我们可以调用库函数进行网络字节序和主机字节序之间的转换：

#include <arpa/inet.h>
// 主机序列转网络序列
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

// 网络序列转主机序列
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

比如，h表示host，n表示network，l表示32位长整数，s表示16位短整数。 htons就表示由主机字节序转成网络字节序，且为短整型。

如果主机是小端字节序，这些函数将参数做相应的大小端转换然后返回。如果主机是大端字节序，这些函数不做转换，将参数原封不动地返回。

五、socket编程

1、socket 常见接口

下面的接口会在后面详细讲解使用。

// 创建 socket 文件描述符 (TCP/UDP, 客户端 + 服务器)
int socket(int domain, int type, int protocol);

// 绑定端口号 (TCP/UDP, 服务器)
int bind(int socket, const struct sockaddr *address,
socklen_t address_len);

// 开始监听socket (TCP, 服务器)
int listen(int socket, int backlog);

// 接收请求 (TCP, 服务器)
int accept(int socket, struct sockaddr* address,
socklen_t* address_len);

// 建立连接 (TCP, 客户端)
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen)