C/C++ socket編程教程:1天玩轉(zhuǎn)socket通信技術(shù)

在計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域筋现,socket 被翻譯為“套接字”矾睦,它是計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信的一種約定或一種方式。通過 socket 這種約定规个,一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以接收其他計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)凤薛,也可以向其他計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。

socket 的典型應(yīng)用就是 Web 服務(wù)器和瀏覽器:瀏覽器獲取用戶輸入的URL诞仓,向服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求缤苫,服務(wù)器分析接收到的URL,將對(duì)應(yīng)的網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容返回給瀏覽器墅拭,瀏覽器再經(jīng)過解析和渲染活玲,就將文字、圖片艰额、視頻等元素呈現(xiàn)給用戶太示。

學(xué)習(xí) socket香拉,也就是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)之間如何通信,并編寫出實(shí)用的程序镀迂。

IP地址(IP Address)

計(jì)算機(jī)分布在世界各地,要想和它們通信唤蔗,必須要知道確切的位置探遵。確定計(jì)算機(jī)位置的方式有多種唧瘾,IP 地址是最常用的,例如别凤,114.114.114.114 是國(guó)內(nèi)第一個(gè)饰序、全球第三個(gè)開放的 DNS 服務(wù)地址,127.0.0.1 是本機(jī)地址规哪。

其實(shí)求豫,我們的計(jì)算機(jī)并不知道 IP 地址對(duì)應(yīng)的地理位置,當(dāng)要通信時(shí)诉稍,只是將 IP 地址封裝到要發(fā)送的數(shù)據(jù)包中蝠嘉,交給路由器去處理。路由器有非常智能和高效的算法杯巨,很快就會(huì)找到目標(biāo)計(jì)算機(jī)蚤告,并將數(shù)據(jù)包傳遞給它,完成一次單向通信服爷。

目前大部分軟件使用 IPv4 地址杜恰,但 IPv6 也正在被人們接受,尤其是在教育網(wǎng)中仍源,已經(jīng)大量使用心褐。

端口(Port)

有了 IP 地址,雖然可以找到目標(biāo)計(jì)算機(jī)笼踩,但仍然不能進(jìn)行通信逗爹。一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù),例如Web服務(wù)嚎于、FTP服務(wù)(文件傳輸服務(wù))掘而、SMTP服務(wù)(郵箱服務(wù))等,僅有 IP 地址于购,計(jì)算機(jī)雖然可以正確接收到數(shù)據(jù)包袍睡,但是卻不知道要將數(shù)據(jù)包交給哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)程序來處理,所以通信失敗价涝。

為了區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)程序女蜈,計(jì)算機(jī)會(huì)為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)程序分配一個(gè)獨(dú)一無二的端口號(hào)(Port Number),例如色瘩,Web服務(wù)的端口號(hào)是 80伪窖,F(xiàn)TP 服務(wù)的端口號(hào)是 21,SMTP 服務(wù)的端口號(hào)是 25居兆。

端口(Port)是一個(gè)虛擬的覆山、邏輯上的概念∧嗥埽可以將端口理解為一道門簇宽,數(shù)據(jù)通過這道門流入流出勋篓,每道門有不同的編號(hào),就是端口號(hào)魏割。如下圖所示:

協(xié)議(Protocol)

協(xié)議(Protocol)就是網(wǎng)絡(luò)通信的約定譬嚣,通信的雙方必須都遵守才能正常收發(fā)數(shù)據(jù)。協(xié)議有很多種钞它,例如 TCP拜银、UDP、IP 等遭垛,通信的雙方必須使用同一協(xié)議才能通信尼桶。協(xié)議是一種規(guī)范,由計(jì)算機(jī)組織制定锯仪,規(guī)定了很多細(xì)節(jié)泵督,例如,如何建立連接庶喜,如何相互識(shí)別等小腊。

協(xié)議僅僅是一種規(guī)范,必須由計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)溃卡。例如 IP 協(xié)議規(guī)定了如何找到目標(biāo)計(jì)算機(jī)溢豆,那么各個(gè)開發(fā)商在開發(fā)自己的軟件時(shí)就必須遵守該協(xié)議,不能另起爐灶瘸羡。

所謂協(xié)議族(Protocol Family),就是一組協(xié)議(多個(gè)協(xié)議)的統(tǒng)稱搓茬。最常用的是 TCP/IP 協(xié)議族犹赖,它包含了 TCP、IP卷仑、UDP峻村、Telnet、FTP锡凝、SMTP 等上百個(gè)互為關(guān)聯(lián)的協(xié)議粘昨,由于 TCP、IP 是兩種常用的底層協(xié)議窜锯,所以把它們統(tǒng)稱為 TCP/IP 協(xié)議族张肾。

數(shù)據(jù)傳輸方式

計(jì)算機(jī)之間有很多數(shù)據(jù)傳輸方式,各有優(yōu)缺點(diǎn)锚扎,常用的有兩種:SOCK_STREAM 和 SOCK_DGRAM吞瞪。

1) SOCK_STREAM 表示面向連接的數(shù)據(jù)傳輸方式。數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確無誤地到達(dá)另一臺(tái)計(jì)算機(jī)驾孔,如果損壞或丟失芍秆,可以重新發(fā)送惯疙,但效率相對(duì)較慢。常見的 http 協(xié)議就使用 SOCK_STREAM 傳輸數(shù)據(jù)妖啥,因?yàn)橐_保數(shù)據(jù)的正確性霉颠,否則網(wǎng)頁(yè)不能正常解析。

2) SOCK_DGRAM 表示無連接的數(shù)據(jù)傳輸方式荆虱。計(jì)算機(jī)只管傳輸數(shù)據(jù)蒿偎,不作數(shù)據(jù)校驗(yàn),如果數(shù)據(jù)在傳輸中損壞克伊,或者沒有到達(dá)另一臺(tái)計(jì)算機(jī)酥郭,是沒有辦法補(bǔ)救的。也就是說愿吹,數(shù)據(jù)錯(cuò)了就錯(cuò)了不从,無法重傳。因?yàn)?SOCK_DGRAM 所做的校驗(yàn)工作少犁跪,所以效率比 SOCK_STREAM 高椿息。

QQ 視頻聊天和語(yǔ)音聊天就使用 SOCK_DGRAM 傳輸數(shù)據(jù),因?yàn)槭紫纫WC通信的效率坷衍,盡量減小延遲寝优,而數(shù)據(jù)的正確性是次要的,即使丟失很小的一部分?jǐn)?shù)據(jù)枫耳,視頻和音頻也可以正常解析乏矾,最多出現(xiàn)噪點(diǎn)或雜音,不會(huì)對(duì)通信質(zhì)量有實(shí)質(zhì)的影響迁杨。

注意:SOCK_DGRAM 沒有想象中的糟糕钻心,不會(huì)頻繁的丟失數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)錯(cuò)誤只是小概率事件铅协。

有可能多種協(xié)議使用同一種數(shù)據(jù)傳輸方式捷沸,所以在 socket 編程中,需要同時(shí)指明數(shù)據(jù)傳輸方式和協(xié)議狐史。

綜上所述:IP地址和端口能夠在廣袤的互聯(lián)網(wǎng)中定位到要通信的程序痒给,協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸方式規(guī)定了如何傳輸數(shù)據(jù),有了這些骏全,兩臺(tái)計(jì)算機(jī)就可以通信了苍柏。

當(dāng)真正開始學(xué)習(xí)的時(shí)候難免不知道從哪入手,學(xué)習(xí)時(shí)頻繁踩坑吟温,導(dǎo)致效率低下影響繼續(xù)學(xué)習(xí)的信心序仙,最終浪費(fèi)大量時(shí)間。為了讓學(xué)習(xí)變得輕松鲁豪、高效潘悼!今天給大家免費(fèi)分享一套教學(xué)資源律秃,幫助大家在成為架構(gòu)師的道路上披荊斬棘。查看我的主頁(yè)即可~

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