對(duì) TCP/IP 、 UDP 、 Socket 編程這些詞你不會(huì)很陌生吧？隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，這些詞充斥著我們的耳朵。那么我想問(wèn)：
1. 什么是 TCP/IP、UDP？
2. Socket在哪里呢？
3. Socket是什么呢？
4. 你會(huì)使用它們嗎？
什么是TCP/IP
、UDP
？
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議，是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議集，它是為廣域網(wǎng)（WANs）設(shè)計(jì)的。
UDP（User Data Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是與TCP相對(duì)應(yīng)的協(xié)議。它是屬于TCP/IP協(xié)議族中的一種。
這里有一張圖，表明了這些協(xié)議的關(guān)系。
圖1
TCP/IP協(xié)議族包括運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層。現(xiàn)在你知道TCP/IP與UDP的關(guān)系了吧。
Socket
在哪里呢？
在圖1中，我們沒(méi)有看到Socket的影子，那么它到底在哪里呢？還是用圖來(lái)說(shuō)話，一目了然。
圖2
原來(lái)Socket在這里。
Socket
是什么呢？
Socket是應(yīng)用層與TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口。在設(shè)計(jì)模式中，Socket其實(shí)就是一個(gè)門(mén)面模式，它把復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議族隱藏在Socket接口后面，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，一組簡(jiǎn)單的接口就是全部，讓Socket去組織數(shù)據(jù)，以符合指定的協(xié)議。
你會(huì)使用它們嗎？
前人已經(jīng)給我們做了好多的事了，網(wǎng)絡(luò)間的通信也就簡(jiǎn)單了許多，但畢竟還是有挺多工作要做的。以前聽(tīng)到Socket編程，覺(jué)得它是比較高深的編程知識(shí)，但是只要弄清Socket編程的工作原理，神秘的面紗也就揭開(kāi)了。
一個(gè)生活中的場(chǎng)景。你要打電話給一個(gè)朋友，先撥號(hào)，朋友聽(tīng)到電話鈴聲后提起電話，這時(shí)你和你的朋友就建立起了連接，就可以講話了。等交流結(jié)束，掛斷電話結(jié)束此次交談。 生活中的場(chǎng)景就解釋了這工作原理，也許TCP/IP協(xié)議族就是誕生于生活中，這也不一定。
?
圖3
先從服務(wù)器端說(shuō)起。服務(wù)器端先初始化Socket，然后與端口綁定(bind)，對(duì)端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)(listen)，調(diào)用accept阻塞，等待客戶端連接。在這時(shí)如果有個(gè)客戶端初始化一個(gè)Socket，然后連接服務(wù)器(connect)，如果連接成功，這時(shí)客戶端與服務(wù)器端的連接就建立了。客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，服務(wù)器端接收請(qǐng)求并處理請(qǐng)求，然后把回應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端，客戶端讀取數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉連接，一次交互結(jié)束。
在這里我就舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，我們走的是TCP協(xié)議這條路（見(jiàn)圖2）。例子用MFC編寫(xiě)，運(yùn)行的界面如下：
?
圖4
?
圖5
在客戶端輸入服務(wù)器端的IP地址和發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后按發(fā)送按鈕，服務(wù)器端接收到數(shù)據(jù)，然后回應(yīng)客戶端。客戶端讀取回應(yīng)的數(shù)據(jù)，顯示在界面上。
下面是接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)：
int
Receive
(
SOCKET fd
,
char
*
szText
,
int
len
) { ????
int
cnt
; ????
int
rc
; ????
cnt
=
len
; ????
while
(
cnt
>
0
) ???? { ????????
rc
=
recv
(
fd
,
szText
,
cnt
,
0
); ????????
if
(
rc
==
SOCKET_ERROR
) ???????? { ????????????
return??
-
1
; ???????? } ????????
if
(
rc
==
0
) ????????????
return
len
-
cnt
; ????????
szText
+=
rc
; ????????
cnt
-=
rc
; ???? } ????
return
len
; }
int
Send
(
SOCKET fd
,
char
*
szText
,
int
len
) { ????
int
cnt
; ????
int
rc
; ????
cnt
=
len
; ????
while
(
cnt
>
0
) ???? { ????????
rc
=
send
(
fd
,
szText
,
cnt
,
0
); ????????
if
(
rc
==
SOCKET_ERROR
) ???????? { ????????????
return??
-
1
; ???????? } ????????
if
(
rc
==
0
) ????????????
return
len
-
cnt
; ????????
szText
+=
rc
; ????????
cnt
-=
rc
; ???? } ????
return
len
; }
服務(wù)器端：
在服務(wù)器端，主要是啟動(dòng)Socket和監(jiān)聽(tīng)線程。
#define
DEFAULT_PORT
2000
void
CServerDlg
::
OnStart
() { ????
sockaddr_in local
; ????
DWORD dwThreadID
=
0
; ????
local
.
sin_family
=
AF_INET
; ????
//設(shè)置的端口為DEFAULT_PORT。 ????
local
.
sin_port
=
htons
(
DEFAULT_PORT
); ????
//IP地址設(shè)置成INADDR_ANY,讓系統(tǒng)自動(dòng)獲取本機(jī)的IP地址。 ????
local
.
sin_addr
.
S_un
.
S_addr
=
INADDR_ANY
; ????
//初始化Socket ????
m_Listening
=
socket
(
AF_INET
,
SOCK_STREAM
,
0
); ????
if
(
m_Listening
==
INVALID_SOCKET
) ???? { ????????
return
; ???? } ????
//將本地地址綁定到所創(chuàng)建的套接字上 ????
if
(
bind
(
m_Listening
, (
LPSOCKADDR
) &
local
,
sizeof
(
local
)) ==
SOCKET_ERROR
) ???? { ????????
closesocket
(
m_Listening
); ????????
return
; ???? } ????
//創(chuàng)建監(jiān)聽(tīng)線程，這樣也能響應(yīng)界面上操作。 ????
m_hListenThread
= ::
CreateThread
(
NULL
,
0
,
ListenThread
,
this
,
0
, ???????? &
dwThreadID
); ????
m_StartBtn
.
EnableWindow
(
FALSE
); ????
m_StopBtn
.
EnableWindow
(
TRUE
); }
//監(jiān)聽(tīng)線程函數(shù)：
WORD WINAPI CServerDlg
::
ListenThread
(
LPVOID lpparam
) { ????
CServerDlg
*
pDlg
= (
CServerDlg
*)
lpparam
; ????
if
(
pDlg
==
NULL
) ????????
return
0
; ????
SOCKET Listening
=
pDlg
->
m_Listening
; ????
//開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)是否有客戶端連接。 ????
if
(
listen
(
Listening
,
40
) ==
SOCKET_ERROR
) ???? { ????????
return
0
; ???? } ????
char
szBuf
[
MAX_PATH
]; ????
//初始化 ????
memset
(
szBuf
,
0
,
MAX_PATH
); ????
while
(
1
) ???? { ????????
SOCKET ConnectSocket
; ????????
sockaddr_in ClientAddr
; ????????
int
nLen
=
sizeof
(
sockaddr
); ????????
//阻塞直到有客戶端連接，不然多浪費(fèi)CPU資源。 ????????
ConnectSocket
=
accept
(
Listening
, (
sockaddr
*) &
ClientAddr
, &
nLen
); ????????
//都到客戶端的IP地址。 ????????
char
*
pAddrname
=
inet_ntoa
(
ClientAddr
.
sin_addr
); ????????
pDlg
->
Receive
(
ConnectSocket
,
szBuf
,
100
); ????????
//界面上顯示請(qǐng)求數(shù)據(jù)。 ????????
pDlg
->
SetRequestText
(
szBuf
); ????????
strcat
(
szBuf
,
" :我是老貓，收到（"
); ????????
strcat
(
szBuf
,
pAddrname
); ????????
strcat
(
szBuf
,
"）"
); ????????
//向客戶端發(fā)送回應(yīng)數(shù)據(jù) ????????
pDlg
->
Send
(
ConnectSocket
,
szBuf
,
100
); ???? } ????
return
0
; }
?
服務(wù)器端一直在監(jiān)聽(tīng)是否有客戶端連接，如有連接，處理客戶端的請(qǐng)求，給出回應(yīng)，然后繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)。
客戶端：
客戶端的發(fā)送函數(shù)：
#define
DEFAULT_PORT
2000
void
CClientDlg
::
OnSend
() { ????
DWORD dwIP
=
0
; ????
TCHAR szText
[
MAX_PATH
]; ????
memset
(
szText
,
0
,
MAX_PATH
); ????
m_IP
.
GetWindowText
(
szText
,
MAX_PATH
); ????
//把字符串形式的IP地址轉(zhuǎn)成IN_ADDR結(jié)構(gòu)需要的形式。 ????
dwIP
=
inet_addr
(
szText
); ????
m_RequestEdit
.
GetWindowText
(
szText
,
MAX_PATH
); ????
ockaddr_in local
; ????
SOCKET socketTmp
; ????
//必須是AF_INET,表示該socket在Internet域中進(jìn)行通信 ????
local
.
sin_family
=
AF_INET
; ????
//端口號(hào) ????
local
.
sin_port
=
htons
(
DEFAULT_PORT
); ????
//服務(wù)器的IP地址。 ????
local
.
sin_addr
.
S_un
.
S_addr
=
dwIP
; ????
//初始化Socket ????
socketTmp
=
socket
(
AF_INET
,
SOCK_STREAM
,
0
); ????
//連接服務(wù)器 ????
if
(
connect
(
socketTmp
, (
LPSOCKADDR
) &
local
,
sizeof
(
local
)) <
0
) ???? { ????????
closesocket
(
socketTmp
); ????????
MessageBox
(
"連接服務(wù)器失敗。"
); ????????
return
; ???? } ????
//發(fā)送請(qǐng)求，為簡(jiǎn)單只發(fā)100字節(jié)，在服務(wù)器端也規(guī)定100字節(jié)。 ????
Send
(
socketTmp
,
szText
,
100
); ????
//讀取服務(wù)器端返回的數(shù)據(jù)。 ????
memset
(
szText
,
0
,
MAX_PATH
); ????
//接收服務(wù)器端的回應(yīng)。 ????
Receive
(
socketTmp
,
szText
,
100
); ????
CHAR szMessage
[
MAX_PATH
]; ????
memset
(
szMessage
,
0
,
MAX_PATH
); ????
strcat
(
szMessage
,
szText
); ????
//界面上顯示回應(yīng)數(shù)據(jù)。 ????
m_ReplyBtn
.
SetWindowText
(
szMessage
); ????
closesocket
(
socketTmp
); }
客戶端就一個(gè)函數(shù)完成了一次通信。在這里IP地址為何用127.0.0.1呢？使用這個(gè)IP地址，服務(wù)器端和客戶端就能運(yùn)行在同一臺(tái)機(jī)器上，這樣調(diào)試方便多了。當(dāng)然你可以在你朋友的機(jī)器上運(yùn)行Server程序(本人在局域網(wǎng)中測(cè)試過(guò))，在自己的機(jī)器上運(yùn)行Client程序，當(dāng)然輸入的IP地址就該是你朋友機(jī)器的IP地址了。
簡(jiǎn)單的理論和實(shí)踐都說(shuō)了，現(xiàn)在Socket編程不神秘了吧？希望對(duì)你有些幫助。
===============================================================
以下是作者和讀者的舌戰(zhàn)，討論的是套接字到底是什么東西，討論來(lái)討論去貌似沒(méi)一個(gè)統(tǒng)一的意見(jiàn)
re:
把Socket放到TCP/UDP的協(xié)議上層似乎不是太妥當(dāng)？
re:
re:
不過(guò)文章歸納得還不錯(cuò)，只是沒(méi)有提到tcp/udp中端口的概念是一大遺憾。如果用電話來(lái)對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)話的話，端口應(yīng)該正好比分機(jī)號(hào)。
re:
當(dāng)然由于我對(duì)socket還沒(méi)有能達(dá)到很高的境界，所以還有很多不知的。我自己也正在學(xué)習(xí)，比如在socket編程中，select函數(shù)還是有很重要的地位的，等自己正在明白了，還會(huì)有下篇的介紹。
re:
tcp/ip僅僅是一套協(xié)議、規(guī)范，并沒(méi)有實(shí)體存在，是完全抽象的；socket模型則是清晰而具體的。而大部分情況下，門(mén)面模型是可有可無(wú)的，只是為了滿足封裝一個(gè)簡(jiǎn)單的外部門(mén)面而存在的，而你根本沒(méi)有繞開(kāi)socket去直接操縱tcp/ip的可能。換句話說(shuō)，tcp/ip和socket并沒(méi)有相提并論的前提，根本是為了解決同一個(gè)問(wèn)題的兩個(gè)步驟，是完全分離的。
re:
有一點(diǎn)我想你說(shuō)錯(cuò)了，牛人是可以繞過(guò)socket去直接操縱tcp/ip的，只要他對(duì)tcp/ip協(xié)議很了解。就說(shuō)好的抓包程序，單用socket是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
to 航天奇?zhèn)b：
是用SmartDraw軟件作的圖。
re:
re:
我們經(jīng)常用的是TCP和UDP。
re:
@yf2008:沒(méi)有tcp/ip建立在socket之上或者socket建立在tcp/ip之上這樣的說(shuō)法，都有自己的獨(dú)立的完整體系，其功能也完全不同。
re:
為何不能跳過(guò)socket呢？我個(gè)人覺(jué)得可以。跳過(guò)它，都自己干。當(dāng)然這要很大的勇氣和足夠的知識(shí)。呵呵。
我看socket編程還是有很多討論的地方的嗎？歡迎多加討論，這樣我們就能搞清楚它了。共同進(jìn)步是我們的目標(biāo)。
shootingstar re:
談?wù)勎业目捶ǎ?
ip僅僅是一個(gè)協(xié)議，大家按照這個(gè)協(xié)議規(guī)范來(lái)發(fā)送和解析這個(gè)某個(gè)流。
大家可以自己一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)來(lái)構(gòu)建自己的IP數(shù)據(jù)報(bào)文，并非一定需要通過(guò)socket接口。（通過(guò)流行的winpcap，你可以拋開(kāi)socket，發(fā)送自己構(gòu)建的任意的IP報(bào)文）
socket是一個(gè)大家都認(rèn)為好用的構(gòu)建和解析IP協(xié)議的接口而已（當(dāng)然socket并非僅僅能夠構(gòu)建和解析ip協(xié)議），其實(shí)有很多嵌入式設(shè)備還有其他的網(wǎng)絡(luò)通訊接口（比如LWIP）。只不過(guò)在大部分操作系統(tǒng)上socket更加通用而已。
將socket放在tcp協(xié)議的上層或許說(shuō)有些不妥，那么將tcp放在socket上層就更沒(méi)有道理了。抓包程序完全可以不利用raw socket，目前的sniffer都是直接從驅(qū)動(dòng)程序獲得網(wǎng)絡(luò)流，然后自己解析的。
re:
我同意你的觀點(diǎn)。
在我的文章中，我把socket看成一個(gè)抽象層，其實(shí)它不和運(yùn)輸層，網(wǎng)絡(luò)層，鏈路層是同一概念的。看成一個(gè)抽象層，是為了更好的表達(dá)我想說(shuō)的意思。在我看來(lái)，socket就是一組API，它把復(fù)雜的協(xié)議都放在后面了。
re:
@shootingstar:
當(dāng)然可以不通過(guò)raw socket抓包，直接從數(shù)據(jù)鏈路層截獲數(shù)據(jù)的話與tcp/udp就沒(méi)有任何關(guān)系了。我的意圖是針對(duì)樓主的socket是tcp/udp的facade的講法的，并沒(méi)有說(shuō)只能通過(guò)raw socket抓包。
re:
為一組具有復(fù)雜且全面的接口對(duì)象提供一個(gè)簡(jiǎn)單特定的接口。
我沒(méi)有說(shuō)tcp有一個(gè)叫socket的發(fā)擦的，而是tcp/ip,把tcp/ip協(xié)議看成一個(gè)協(xié)議的子系統(tǒng)，socket是一組API，難道不像facade模式嗎？
我不是聽(tīng)了你上面的話而感到氣憤，也不是我固執(zhí)，主要是你沒(méi)有給我很有力的理由
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