【套接字-Socket】学习笔记
- 套接字(Socket)的概念
- TCP通信流程
- Socket编程中的细节
- 字节序
- IP地址转换
- 主机字节序 -> 网络字节序
- 网络字节序 -> 主机字节序
- 参考资料
套接字(Socket)的概念
TCP/IP网络模型有四层：网络接口层、网络互连层、传输层和应用层。
当应用层（用户）通过传输层进行数据通信时，TCP协议或者UDP协议可能会需要同时为多个进程提供并发服务，也就是说多个连接或者进程需要通过同一个协议端口进行数据的传输。
因此，计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议的交互提供了称为套接字(Socket)的接口，可以区分不同进程间的网络通信和连接。
套接字对于程序员来说是一套网络通信的接口。网络通信的主体分为两部分：客户端和服务器端。在网络通信时，我们需要注意以下三个概念：IP、端口和通信数据。
TCP通信流程
TCP协议是传输层协议，它具有以下三点特性：
- 面向连接：它是一个双向连接，三次握手完成连接，四次挥手断开连接；
- 安全：在TCP通信过程中，会对发送的每一个数据包进行校验，如果发现丢失会进行自动重传；
- 流式传输：发送端和接收端处理数据的速度，数据的量都可以不一致。
Socket编程中的细节
字节序
目前在各种体系的计算机中所采用的字节存储机制主要有：Big-Endian（大端）和Little-Endian（小端）。
- 小端：数据的低位字节存储到内存的低地址位，数据的高位字节存储到内存的高地址位。计算机中的数据存储默认使用小端。
- 大端：数据的低位字节存储到内存的高地址位，数据的高位字节存储到内存的低地址位。套接字通信过程中的临时数据都是大端存储的，包括接受/发送的数据、IP地址、端口。
在Socket中已经提供了封装好的数据转换接口，包括从主机字节序到网络字节序的转换函数htons、htonl；从网络字节序到主机字节序的转换函数ntohs、ntohl。
#include <arpa/inet.h>
// u:unsigned
// 16: 16位, 32:32位
// h: host, 主机字节序
// n: net, 网络字节序
// s: short
// l: int
// 这套api主要用于 网络通信过程中 IP 和 端口 的 转换
// 将一个短整形从主机字节序 -> 网络字节序
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
// 将一个整形从主机字节序 -> 网络字节序
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
// 将一个短整形从网络字节序 -> 主机字节序
uint16_t ntohs(uint16_t netshort)
// 将一个整形从网络字节序 -> 主机字节序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
IP地址转换
在使用过程中IP地址是通过字符串来描述，也需要进行大小端的转换：
主机字节序 -> 网络字节序
// 主机字节序的IP地址是字符串, 网络字节序IP地址是整形
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
int af是IP协议，AF_INET是IPV4格式的IP地址，AF_INET6是IPV6格式的IP地址；const char *src是要转换的点分十进制IP地址；void *dst转换后得到的大端整形IP。
网络字节序 -> 主机字节序
#include <arpa/inet.h>
// 将大端的整形数, 转换为小端的点分十进制的IP地址
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
const char *src是要转换的大端整形IP地址；void *dst是转换后的小端点分十进制IP地址；socklen_t size是指dst中最多能存储多少个字节。
参考资料
Linux教程——爱编程的大丙（强烈推荐）
