第二章.套接字类型和协议设置

2.1 套接字类型和数据传输特性

如果两个端口需要通信，必须使用相同的协议。协议就是为了完成数据交换定好的约定。

2.1.1 创建套接字

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#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
/*
成功时返回文件描述符，失败时返回-1
domain: 套接字中使用的协议族（Protocol Family）
type: 套接字数据传输的类型信息
protocol: 计算机间通信中使用的协议信息
*/

2.1.2 协议族

协议族其实就是协议分类信息。

头文件sys/socket.h中声明的协议族

本书着重讲 PF_INET 对应的 IPV4 互联网协议族。其他协议并不常用，或并未普及。另外，套接字中采用的最终的协议信息是通过 socket 函数的第三个参数传递的。在指定的协议族范围内通过第一个参数决定第三个参数。

2.1.3 面向连接的套接字（SOCK_DGRAM）

首先说明，socket函数的第一个参数决定使用的协议族，第二个参数指定数据传输类型。也就是说一个协议族中有多种传输方式。

面向连接的数据传输方式特征（有连接）：

• 传输过程中数据不会消失
• 按序传输数据
• 传输的数据不存在数据边界（Boundary）

这里的不存在数据边界是指接收方会制定数据的大小，但发送方不需要一次性发送这么大的消息，可以分多次传输。接收方可以在没有达到指定大小就接受数据，也可以收集够指定大小的数据才会打包接收数据！

收发数据的套接字内部有缓冲（buffer），简言之就是字节数组。只要不超过数组容量，那么数据填满缓冲后过 1 次 read 函数的调用就可以读取全部，也有可能调用多次来完成读取。

套接字缓冲已满是否意味着数据丢失？

缓冲区满了，套接字无法再接收数据，但此时传输端套接字也将停止传输数据！因此不会发生数据丢失

套接字必须一一对应，也就是说发送端和接收端的套接字类型和特性必须一致！

2.1.4 面向消息的套接字

• 强调快速传输而非传输有序
• 传输的数据可能丢失也可能损毁
• 传输的数据有边界
• 限制每次传输数据的大小

这是一种不可靠的连接（其实是无连接），也就是不能保证数据丢失或者损坏。每次传输的大小有一定的限制（因为本身是不可靠传输，减小每次传输数据大小有利于减少数据丢失），最重要的是发送方发送几次数据，接收方也要接受几次数据（有数据边界）。

2.1.5 协议的最终选择

这里指socket函数的第三个参数，决定使用最终采用的协议。也就是说其实同一协议族种存在传输方式相同的不同的协议。

• 如果协议相同，或者只有一个协议：参数可以为0
• 如果有不同的传输方式相同的协议：需要指定不同的参数
  • IPPROTO_TCP:

  1 2	//ipv4中面向连接的套接字 int tcp_socket = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_TCP);

  • IPPROTO_UDP:

  1 2	//ipv4中面向消息的套接字 int udp_socket = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);

2.1.6 面向连接的套接字：TCP套接字示例

在第一章的代码做出修改，

• 服务端没有变化：tcp_server.c
• 客户端更改read函数调用的方式（分多次调用read函数）：tcp_client

实操：

• 服务器端：

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gcc tcp_server.c -o tserver
./tserver 9190

• 客户端(这里的ip指服务端的本地ip地址)：

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gcc tcp_client.c -o tclient
./tclient 172.16.127.128 9190

结果： 服务端出现：

1
2

Message from server : Hello World! 
Function read call count: 13 #13个字节

2.2 Windows平台下的实现

略，用到时再学！

2.3 课后作业第六题

修改前面的tcp_server.c和tcp_client.c，使服务端分多次调用write函数传输数据，客户端只调用一次读取。

编写文件：

• tcp_server_kehou.c
• tcp_client_kehou.c

实操：

• 服务端：

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gcc tcp_server_kehou.c -o tserverkh
./tserverkh 9090

• 客户端

1
2

gcc tcp_client_kehou.c -o tclientkh
./tclientkh 172.16.127.128 9090

结果： 客户端出现：

# 等待3000ms
wait time 0
wait time 1
···
wait time 2999
Message from server : Hello World!

最后修改于 2022-03-18