嵌入式Linux网络编程之：网络基础编程

10.2网络基础编程

10.2.1socket概述

1．socket定义

在Linux中的网络编程是通过socket接口来进行的。人们常说的socket是一种特殊的I/O接口，它也是一种文件描述符。socket是一种常用的进程之间通信机制，通过它不仅能实现本地机器上的进程之间的通信，而且通过网络能够在不同机器上的进程之间进行通信。

每一个socket都用一个半相关描述{协议、本地地址、本地端口}来表示；一个完整的套接字则用一个相关描述{协议、本地地址、本地端口、远程地址、远程端口}来表示。socket也有一个类似于打开文件的函数调用，该函数返回一个整型的socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过socket来实现的。

2．socket类型

常见的socket有3种类型如下。

（1）流式socket（SOCK_STREAM）。

流式套接字提供可靠的、面向连接的通信流；它使用TCP协议，从而保证了数据传输的正确性和顺序性。

（2）数据报socket（SOCK_DGRAM）。

数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP。

（3）原始socket。

原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问，它功能强大但使用较为不便，主要用于一些协议的开发。

10.2.2地址及顺序处理

1．地址结构相关处理

（1）数据结构介绍。

下面首先介绍两个重要的数据类型：sockaddr和sockaddr_in，这两个结构类型都是用来保存socket信息的，如下所示：

structsockaddr

{

unsignedshortsa_family;/*地址族*/

charsa_data[14];/*14字节的协议地址，包含该socket的IP地址和端口号。*/

};

structsockaddr_in

{

shortintsa_family;/*地址族*/

unsignedshortintsin_port;/*端口号*/

structin_addrsin_addr;/*IP地址*/

unsignedcharsin_zero[8];/*填充0以保持与structsockaddr同样大小*/

};

这两个数据类型是等效的，可以相互转化，通常sockaddr_in数据类型使用更为方便。在建立socketadd或sockaddr_in后，就可以对该socket进行适当的操作了。

（2）结构字段。

表10.1列出了该结构sa_family字段可选的常见值。

表10.1

sockaddr_in其他字段的含义非常清楚，具体的设置涉及其他函数，在后面会有详细的讲解。

2．数据存储优先顺序

（1）函数说明。

计算机数据存储有两种字节优先顺序：高位字节优先（称为大端模式）和低位字节优先（称为小端模式，PC机通常采用小端模式）。Internet上数据以高位字节优先顺序在网络上传输，因此在有些情况下，需要对这两个字节存储优先顺序进行相互转化。这里用到了4个函数：htons()、ntohs()、htonl()和ntohl()。这4个地址分别实现网络字节序和主机字节序的转化，这里的h代表host，n代表network，s代表short，l代表long。通常16位的IP端口号用s代表，而IP地址用l来代表。

（2）函数格式说明。

表10.2列出了这4个函数的语法格式。

表10.2 htons等函数语法要点

3．地址格式转化

（1）函数说明。

通常用户在表达地址时采用的是点分十进制表示的数值（或者是以冒号分开的十进制IPv6地址），而在通常使用的socket编程中所使用的则是二进制值，这就需要将这两个数值进行转换。这里在IPv4中用到的函数有inet_aton()、inet_addr()和inet_ntoa()，而IPv4和IPv6兼容的函数有inet_pton()和inet_ntop()。由于IPv6是下一代互联网的标准协议，因此，本书讲解的函数都能够同时兼容IPv4和IPv6，但在具体举例时仍以IPv4为例。

这里inet_pton()函数是将点分十进制地址映射为二进制地址，而inet_ntop()是将二进制地址映射为点分十进制地址。

（2）函数格式。

表10.3列出了inet_pton函数的语法要点。

表10.3 inet_pton函数语法要点