Socket编程（简单（C++）实现TCP通信）

一、什么是socket?

socket顾名思义就是套接字的意思，用于描述地址和端口，是一个通信链的句柄。应用程序通过socket向网络发出请求或者回应。

socket编程有三种，流式套接字（SOCK_STREAM）,数据报套接字(SOCK_DGRAM),原始套接字(SOCK_RAW),前两者较常用。基于TCP的socket编程是流式套接字。

二、TCP/IP协议

要理解socket必须的得理解tcp/ip，它们之间好比送信的线路和驿站的作用，比如要建议送信驿站，必须得了解送信的各个细节。

TCP/IP协议不同于iso的7个分层，它是根据这7个分层，将其重新划分，好比打扫卫生，本来有扫帚，垃圾斗，抹布，涂料，盆栽等就好比OSI的标准几个分层，tcp/ip根据用途和功能，将扫帚，垃圾斗放到粗略整理层，抹布涂料放到中度整理层，盆栽放到最终效果层。这里TCP/IP也对OSI的网络模型层进行了划分：大致如下：

TCP/IP协议参考模型把所有的TCP/IP系列协议归类到四个抽象层中

应用层：TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等

传输层：TCP，UDP

网络层：IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP

数据链路层：SLIP，CSLIP，PPP，MTU

每一抽象层建立在低一层提供的服务上，并且为高一层提供服务，看起来大概是这样子的

通过上面的图形，由于底一层的需要向高一层的提供服务，我们大致的理解应用程序需要传输层的tcp和网络层的ip协议提供服务，但是我们这章要分析的socket它是在tcpip协议的那一部分呢，就好比，我们的通讯线路已经有明确的规定，我们的驿站要设计在哪个地方一样

三、回过头再来理解socket

到目前为止，大致的了解了应用程序和tcpip协议的大致关系，我们只是知道socket编程是在tcp/IP上的网络编程，但是socket在上述的模型的什么位置呢。这个位置被一个天才的理论家或者是抽象的计算机大神提出并且安排出来

我们可以发现socket就在应用程序的传输层和应用层之间，设计了一个socket抽象层，传输层的底一层的服务提供给socket抽象层，socket抽象层再提供给应用层，问题又来了，应用层和socket抽象层之间和传输层，网络层之间如何通讯的呢，了解这个之前，我们还是回到原点

要想理解socket编程怎么通过socket关键词实现服务器和客户端通讯，必须得实现的了解tcp/ip是怎么通讯的，在这个的基础上在去理解socket的握手通讯

在tcp/ip协议中，tcp通过三次握手建立起一个tcp的链接，大致如下

第一次握手：客户端尝试连接服务器，向服务器发送syn包，syn=j，客户端进入SYN_SEND状态等待服务器确认

第二次握手：服务器接收客户端syn包并确认（ack=j+1），同时向客户端发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手

根据tcp的三次握手，socket也定义了三次握手，也许是参考tcp的三次握手，一些计算机大神们画出了socket的三次握手的模型图

在上面图的基础上，如果我们得到上面的图形，需要我们自己开发一些接口，来满足上面的通讯的三次握手，问题就出来了，我们会需要开发哪些函数

四、socket的一些接口函数原理

通过上面的图，我们清楚，我们好比一些泛型的程序员，一些理论提供者提供给了我们上面的图形的理论，我们需要做的就是讲上面的图形的抽象化的东西具体化

第一次握手：客户端需要发送一个syn j 包，试着去链接服务器端，于是客户端我们需要提供一个链接函数

第二次握手：服务器端需要接收客户端发送过来的syn J+1 包，然后在发送ack包，所以我们需要有服务器端接受处理函数

第三次握手：客户端的处理函数和服务器端的处理函数

三次握手只是一个数据传输的过程，但是，我们传输前需要一些准备工作，比如将创建一个套接字，收集一些计算机的资源，将一些资源绑定套接字里面，以及接受和发送数据的函数等等，这些功能接口在一起构成了socket的编程

 下面大致的按照客户端和服务端将所需的函数详细的列举出来

六、编程步骤

1、server端

#include<iostream>
#include<winsock.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
using namespace std;/*初始化套接字库*/
void initialization() {WORD w_req = MAKEWORD(2,2);//版本号WSADATA wsadata;int err;err = WSAStartup(w_req,&wsadata);if (err != 0) {cout << "初始化套接字库失败！" << endl;}else {cout << "初始化套接字库成功！" << endl;}//检测版本号if (LOBYTE(wsadata.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsadata.wHighVersion) != 2) {cout << "套接字库版本号不符！" << endl;}else {cout << "套接字库版本正确！" << endl;}
}int main() {//定义长度变量int send_len = 0;int recv_len = 0;int len = 0;//定义发送缓冲区和接受缓冲区char send_buf[100];char recv_buf[100];//定义服务端套接字，接受请求套接字SOCKET s_server;SOCKET s_accept;//服务端地址客户端地址SOCKADDR_IN server_addr;SOCKADDR_IN accept_addr;initialization();//填充服务端信息server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);server_addr.sin_port = htons(12341);//创建套接字s_server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if (bind(s_server, (SOCKADDR*)&server_addr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR) {cout << "套接字绑定失败！" << endl;WSACleanup();}else {cout << "套接字绑定成功！" << endl;}//设置套接字为监听状态if (listen(s_server, SOMAXCONN) < 0) {cout << "设置监听失败！" << endl;WSACleanup();}else {cout << "设置监听成功！" << endl;}cout << "服务端正在监听连接，请稍等---" << endl;//接受连接请求len = sizeof(SOCKADDR);s_accept = accept(s_server, (SOCKADDR*)&accept_addr, &len);if (s_accept == SOCKET_ERROR) {cout << "连接失败！" << endl;WSACleanup();return 0;}cout << "连接建立，准备接受数据" << endl;//接受数据while (1) {recv_len = recv(s_accept,recv_buf,100,0);if (recv_len < 0) {cout << "接受失败！" << endl;break;}else {cout << "客户端信息：" << recv_buf << endl;}cout << "请输入回复信息：";cin >> send_buf;send_len = send(s_accept,send_buf,100,0);if (send_len < 0) {cout << "发送失败！" << endl;break;}}return 0;
}

2、client端

#include<iostream>
#include<winsock.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
using namespace std;void initialization() {//初始化套接字库WORD w_req = MAKEWORD(2,2);//版本号WSADATA wsadata;int err;err = WSAStartup(w_req,&wsadata);if (err != 0) {cout << "初始化套接字库失败!" << endl;}else {cout << "初始化套接字库成功！" << endl;}//检测版本号if (LOBYTE(wsadata.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsadata.wHighVersion) != 2) {cout << "套接字库版本号不符！" << endl;WSACleanup();}else {cout << "套接字符版本号正确！" << endl;}
}
int main() {//定义长度变量int send_len = 0;int recv_len = 0;//定义发送缓冲区和接受缓冲区char send_buf[100];char recv_buf[100];//定义服务端套接字，接受请求套接字SOCKET s_server;//服务端地址客户端地址SOCKADDR_IN server_addr;initialization();//填充服务端信息server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");server_addr.sin_port = htons(12341);//创建套接字s_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (connect(s_server, (SOCKADDR*)&server_addr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR) {cout << "服务器连接失败！" << endl;WSACleanup();}else {cout << "服务器连接成功！" << endl;}//发送数据while (1) {cout << "请输入发送信息：" << endl;cin >> send_buf;send_len = send(s_server, send_buf, 100, 0);if (send_len < 0) {cout << "发送失败！" << endl;break;}recv_len = recv(s_server,recv_buf,100,0);if (recv_len < 0) {cout << "接受失败！" << endl;break;}else {cout << "服务端信息：" << recv_buf << endl;}}//关闭套接字closesocket(s_server);//释放DLL资源WSACleanup();return 0;
}

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