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什么是无连接套接字编程

发布时间:2024-02-29 08:26:40

❶ Unix Socket - 什么是socket(套接字)

        套接字允许在相同或不同机器上的两个不同进程之间进行通信。更准确地说,它是一种使用标准Unix文件描述符与其他计算机通信的方法。在Unix中,每个I/O操作都是通过写入或读取文件描述符来完成的。文件描述符只是一个与打开的文件相关联的整数,它可以是一个网络连接、一个文本文件、一个终端或其他东西。

        对于程序员来说,套接字的外观和行为很像底层的文件描述符。这是因为read()和write()等命令使用套接字的方式与使用文件和管道的方式相同。

        socket最初是在2.1BSD中引入的,随后在4.2BSD中被细化为当前的形式。目前大多数UNIX系统版本都提供了套接字特性。

        在CS应用程序框架中使用Unix套接字。服务是一个根据客户端的请求执行某些功能的进程。大多数应用程序级协议,如FTP、SMTP和POP3,都利用套接字在客户机和服务器之间建立连接,然后进行数据交换。

        有四种类型的套接字可供用户使用。前两种是最常用的,后两种很少使用。

        假定进程只在相同类型的套接字之间通信,但没有限制阻止不同类型的套接字之间通信。

         流套接字 ——保证在网络环境中交付。如果您通过流套接字发送三个项目“A, B, C”,它们将以相同的顺序到达-“A, B, C”。这些套接字使用TCP(传输控制协议)进行数据传输。如果无法投递,发送者将收到一个错误指示符。数据记录没有任何边界。

         数据包套接字 ——不能保证在网络环境中交付。它们是无连接的,因为你不需要像在流套接字中那样有一个打开的连接——你建立一个带有目标信息的包并将它发送出去。它们使用UDP(用户数据包协议)。

         原始套接字 ——这些为用户提供对底层通信协议的访问,这些协议支持套接字抽象。这些套接字通常是面向数据包的,尽管它们的确切特征取决于协议提供的接口。原始套接字不是为一般用户设计的;它们主要是为那些有兴趣开发新通信协议或访问现有协议中一些更神秘的设施的人提供的。

         顺序包套接字 ——它们类似于流套接字,不同的是记录边界被保留。该接口仅作为网络系统(NS)套接字抽象的一部分提供,并且在大多数严肃的NS应用程序中非常重要。顺序包套接字允许用户对一个包或一组包操纵序列(SPP)或网络数据包协议数据报协议(IDP)的报头,通过编写一个标准头,连同任何要发送的数据,或者通过指定一个默认的报头使用所有即将输出的数据,并允许用户接收传入的数据包的报头。

❷ 套接字是什么

套接字(socket)是一个抽象层,应用程序可以通过它发送或接收数据,可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。套接字允许应用程序将I/O插入到网络中,并与网络中的其他应用程序进行通信。网络套接字是IP地址与端口的组合。

总之,套接字Socket=(IP地址:端口号),套接字的表示方法是点分十进制的IP地址后面写上端口号,中间用冒号或逗号隔开。每一个传输层连接唯一地被通信两端的两个端点(即两个套接字)所确定。

(2)什么是无连接套接字编程扩展阅读

Socket最初是加利福尼亚大学Berkeley分校为Unix系统开发的网络通信接口。后来随着TCP/IP网络的发展,Socket成为最为通用的应用程序接口,也是在Internet上进行应用开发最为通用的API。

Windows系统流行起来之后,由Microsoft联合了其他几家公司在Berkeley Sockets的基础之上进行了扩充,共同制定了一套Windows下的网络编程接口,即Windows Sockets规范。

Windows Sockets规范是一套开放的、支持多种协议的Windows下的网络编程接口,包括1.1版和2.0版两个版本。

参考资料来源:网络-套接字

❸ 在javasocket网络编程中,开发基于udp协议的程序使用的套接字有哪些

Socket套接字,是由系统提供用于网络通信的技术(操作系统给应用程序提供的一组API叫做Socket API),是基于TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。

socket可以视为是应用层和传输层之间的通信桥梁;
传输层的核心协议有两种:TCP,UDP;socket API也有对应的两组,由于TCP和UDP协议差别很大,因此,这两组API差别也挺大。

分类:
Socket套接字主要针对传输层协议划分为如下三类:

流套接字:使用传输层TCP协议
TCP,即Transmission Control Protocol(传输控制协议),传输层协议;
TCP的特点:

有连接:像打电话,得先接通,才能交互数据;
可靠传输:传输过程中,发送方知道接收方有没有收到数据.(打电话就是可靠传输);
面向字节流:以字节为单位进行传输.(非常类似于文件操作中的字节流);
全双工:一条链路,双向通信;
有接收缓冲区,也有发送缓冲区。
大小不限
对于字节流来说,可以简单的理解为,传输数据是基于IO流,流式数据的特征就是在IO流没有关闭的情况下,是无边界的数据,可以多次发送,也可以分开多次接收。

数据报套接字:使用传输层UDP协议
UDP,即User Datagram Protocol(用户数据报协议),传输层协议。
UDP的特点:

无连接:像发微信,不需要接通,直接就能发数据;
不可靠传输:传输过程中,发送方不知道接收方有没有收到数据.(发微信就是不可靠传输);
面向数据报:以数据报为单位进行传输(一个数据报都会明确大小)一次发送/接收必须是一个完整的数据报,不能是半个,也不能是一个半;
全双工:一条链路,双向通信;
有接收缓冲区,无发送缓冲区;
大小受限:一次最多传输64k;
对于数据报来说,可以简单的理解为,传输数据是一块一块的,发送一块数据假如100个字节,必须一次发送,接收也必须一次接收100个字节,而不能分100次,每次接收1个字节。

原始套接字
原始套接字用于自定义传输层协议,用于读写内核没有处理的IP协议数据。

二、UDP数据报套接字编程
UDPSocket中,主要涉及到两类:DatagramSocket、DatagramPacket;

DatagramSocket API
DatagramSocket 创建了一个UDP版本的Socket对象,用于发送和接收UDP数据报,代表着操作系统中的一个socket文件,(操作系统实现的功能–>)代表着网卡硬件设备的抽象体现。

DatagramSocket 构造方法:

方法签名 方法说明
DatagramSocket() 创建一个UDP数据报套接字的Socket,绑定到本机任意一个随机端口(一般用于客户端)
DatagramSocket(int port) 创建一个UDP数据报套接字的Socket,绑定到本机指定的端口(一般用于服务端)
DatagramSocket 方法:

方法签名 方法说明
void receive(DatagramPacket p) 从此套接字接收数据报(如果没有接收到数据报,该方法会阻塞等待)
void send(DatagramPacket p) 从此套接字发送数据报包(不会阻塞等待,直接发送)
void close() 关闭此数据报套接字
DatagramPacket API
代表了一个UDP数据报,是UDP Socket发送和接收的数据报,每次发送/接收数据报,都是在传输一个DatagramPacket对象。

DatagramPacket 构造方法:

方法签名 方法说明
DatagramPacket(byte[] buf, int length) 构造一个DatagramPacket以用来接收数据报,接收的数据保存在字节数组(第一个参数buf)中,接收指定长度(第二个参数length)
DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length,SocketAddress address) 构造一个DatagramPacket以用来发送数据报,发送的数据为字节数组(第一个参数buf)中,从0到指定长度(第二个参数length)。address指定目的主机的IP和端口号
DatagramPacket 方法:

方法签名 方法说明
InetAddress getAddress() 从接收的数据报中,获取发送端主机IP地址;或从发送的数据报中,获取接收端主机IP地址
int getPort() 从接收的数据报中,获取发送端主机的端口号;或从发送的数据报中,获取接收端主机端口号
byte[] getData() 获取数据报中的数据
构造UDP发送的数据报时,需要传入 SocketAddress ,该对象可以使用 InetSocketAddress 来创建。

InetSocketAddress API
InetSocketAddress ( SocketAddress 的子类 )构造方法:

方法签名 方法说明
InetSocketAddress(InetAddress addr, int port) 创建一个Socket地址,包含IP地址和端口号
示例1:写一个简单的客户端服务程序,回显服务(EchoSever)
在这里插入图片描述
构建Socket对象有很多失败的可能:

端口号已经被占用,同一个主机的两个程序不能有相同的端口号(这就好比两个人不能拥有相同的电话号码);
此处,多个进程不能绑定同一个端口号,但是一个进程可以绑定多个端口,(这就好比一个人可以拥有多个手机号),一个进程可以创建多个Socket对象,每个Socket都绑定自己的端口。
每个进程能够打开的文件个数是有上限的,如果进程之间已经打开了很多文件,就可能导致此时的Socket文件不能顺利打开;
在这里插入图片描述
这个长度不一定是1024,假设这里的UDP数据最长是1024,实际的数据可能不够1024.

在这里插入图片描述
这里的参数不再是一个空的字节数组了,response是刚才根据请求计算的得到的响应,是非空的,DatagramPacket 里面的数据就是String response的数据。

response.getBytes().length:这里拿到的是字节数组的长度(字节的个数),而response.length得到的是字符的长度。

五元组
一次通信是由5个核心信息描述的:源IP、 源端口、 目的IP、 目的端口、 协议类型。

站在客户端角度:

源IP:本机IP;
源端口:系统分配的端口;
目的IP:服务器的IP;
目的端口:服务器的端口;
协议类型:TCP;
站在服务器的角度:

源IP:服务器程序本机的IP;
源端口:服务器绑定的端口(此处手动指定了9090);
目的IP:包含在收到的数据报中(客户端的IP);
目的端口:包含在收到的数据报中(客户端的端口);
协议类型:UDP;

❹ Socket编程中到底什么是套接字

简单的说就是通信的两方的一种约定,用套接字中的相关函数来完成通信过程

应用层通过传输层进行数据通信时,TCP和UDP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了称为套接字(Socket)的接口。

区分不同应用程序进程间的网络通信和连接,主要有3个参数:通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。Socket原意是 “插座”。通过将这3个参数结合起来,与一个“插座”Socket绑定,应用层就可以和传输层通过套接字接口,区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信,实现数据传输的并发服务。

-- win API socket
本文所谈到的Socket函数如果没有特别说明,都是指的Windows Socket API。

一、WSAStartup函数
int WSAStartup(
WORD wVersionRequested,
LPWSADATA lpWSAData
);
使用Socket的程序在使用Socket之前必须调用WSAStartup函数。该函数的第一个参数指明程序请求使用的Socket版本,其中高位字节指明副版本、低位字节指明主版本;操作系统利用第二个参数返回请求的Socket的版本信息。当一个应用程序调用WSAStartup函数时,操作系统根据请求的Socket版本来搜索相应的Socket库,然后绑定找到的Socket库到该应用程序中。以后应用程序就可以调用所请求的 Socket库中的其它Socket函数了。该函数执行成功后返回0。
例:假如一个程序要使用2.1版本的Socket,那么程序代码如下
wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

二、WSACleanup函数
int WSACleanup (void);
应用程序在完成对请求的Socket库的使用后,要调用WSACleanup函数来解除与Socket库的绑定并且释放Socket库所占用的系统资源。

三、socket函数
SOCKET socket(
int af,
int type,
int protocol
);
应用程序调用socket函数来创建一个能够进行网络通信的套接字。第一个参数指定应用程序使用的通信协议的协议族,对于TCP/IP协议族,该参数置PF_INET;第二个参数指定要创建的套接字类型,流套接字类型为SOCK_STREAM、数据报套接字类型为SOCK_DGRAM;第三个参数指定应用程序所使用的通信协议。该函数如果调用成功就返回新创建的套接字的描述符,如果失败就返回INVALID_SOCKET。套接字描述符是一个整数类型的值。每个进程的进程空间里都有一个套接字描述符表,该表中存放着套接字描述符和套接字数据结构的对应关系。该表中有一个字段存放新创建的套接字的描述符,另一个字段存放套接字数据结构的地址,因此根据套接字描述符就可以找到其对应的套接字数据结构。每个进程在自己的进程空间里都有一个套接字描述符表但是套接字数据结构都是在操作系统的内核缓冲里。下面是一个创建流套接字的例子:
struct protoent *ppe;
ppe=getprotobyname("tcp");
SOCKET ListenSocket=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,ppe->p_proto);

四、closesocket函数
int closesocket(
SOCKET s
);
closesocket函数用来关闭一个描述符为s套接字。由于每个进程中都有一个套接字描述符表,表中的每个套接字描述符都对应了一个位于操作系统缓冲区中的套接字数据结构,因此有可能有几个套接字描述符指向同一个套接字数据结构。套接字数据结构中专门有一个字段存放该结构的被引用次数,即有多少个套接字描述符指向该结构。当调用closesocket函数时,操作系统先检查套接字数据结构中的该字段的值,如果为1,就表明只有一个套接字描述符指向它,因此操作系统就先把s在套接字描述符表中对应的那条表项清除,并且释放s对应的套接字数据结构;如果该字段大于1,那么操作系统仅仅清除s在套接字描述符表中的对应表项,并且把s对应的套接字数据结构的引用次数减1。
closesocket函数如果执行成功就返回0,否则返回SOCKET_ERROR。

五、send函数
int send(
SOCKET s,
const char FAR *buf,
int len,
int flags
);
不论是客户还是服务器应用程序都用send函数来向TCP连接的另一端发送数据。客户程序一般用send函数向服务器发送请求,而服务器则通常用 send函数来向客户程序发送应答。该函数的第一个参数指定发送端套接字描述符;第二个参数指明一个存放应用程序要发送数据的缓冲区;第三个参数指明实际要发送的数据的字节数;第四个参数一般置0。这里只描述同步Socket的send函数的执行流程。当调用该函数时,send先比较待发送数据的长度 len和套接字s的发送缓冲区的长度,如果len大于s的发送缓冲区的长度,该函数返回SOCKET_ERROR;如果len小于或者等于s的发送缓冲区的长度,那么send先检查协议是否正在发送s的发送缓冲中的数据,如果是就等待协议把数据发送完,如果协议还没有开始发送s的发送缓冲中的数据或者s的发送缓冲中没有数据,那么send就比较s的发送缓冲区的剩余空间和len,如果len大于剩余空间大小send就一直等待协议把s的发送缓冲中的数据发送完,如果len小于剩余空间大小send就仅仅把buf中的数据到剩余空间里(注意并不是send把s的发送缓冲中的数据传到连接的另一端的,而是协议传的,send仅仅是把buf中的数据到s的发送缓冲区的剩余空间里)。如果send函数数据成功,就返回实际的字节数,如果send在数据时出现错误,那么send就返回SOCKET_ERROR;如果send在等待协议传送数据时网络断开的话,那么send 函数也返回SOCKET_ERROR。要注意send函数把buf中的数据成功到s的发送缓冲的剩余空间里后它就返回了,但是此时这些数据并不一定马上被传到连接的另一端。如果协议在后续的传送过程中出现网络错误的话,那么下一个Socket函数就会返回SOCKET_ERROR。(每一个除 send外的Socket函数在执行的最开始总要先等待套接字的发送缓冲中的数据被协议传送完毕才能继续,如果在等待时出现网络错误,那么该Socket 函数就返回SOCKET_ERROR)
注意:在Unix系统下,如果send在等待协议传送数据时网络断开的话,调用send的进程会接收到一个SIGPIPE信号,进程对该信号的默认处理是进程终止。

六、recv函数
int recv(
SOCKET s,
char FAR *buf,
int len,
int flags
);
不论是客户还是服务器应用程序都用recv函数从TCP连接的另一端接收数据。该函数的第一个参数指定接收端套接字描述符;第二个参数指明一个缓冲区,该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据;第三个参数指明buf的长度;第四个参数一般置0。这里只描述同步Socket的recv函数的执行流程。当应用程序调用recv函数时,recv先等待s的发送缓冲中的数据被协议传送完毕,如果协议在传送s的发送缓冲中的数据时出现网络错误,那么 recv函数返回SOCKET_ERROR,如果s的发送缓冲中没有数据或者数据被协议成功发送完毕后,recv先检查套接字s的接收缓冲区,如果s接收缓冲区中没有数据或者协议正在接收数据,那么recv就一直等待,只到协议把数据接收完毕。当协议把数据接收完毕,recv函数就把s的接收缓冲中的数据 到buf中(注意协议接收到的数据可能大于buf的长度,所以在这种情况下要调用几次recv函数才能把s的接收缓冲中的数据完。 recv函数仅仅是数据,真正的接收数据是协议来完成的),recv函数返回其实际的字节数。如果recv在时出错,那么它返回 SOCKET_ERROR;如果recv函数在等待协议接收数据时网络中断了,那么它返回0。
注意:在Unix系统下,如果recv函数在等待协议接收数据时网络断开了,那么调用recv的进程会接收到一个SIGPIPE信号,进程对该信号的默认处理是进程终止。

七、bind函数
int bind(
SOCKET s,
const struct sockaddr FAR *name,
int namelen
);
当创建了一个Socket以后,套接字数据结构中有一个默认的IP地址和默认的端口号。一个服务程序必须调用bind函数来给其绑定一个IP地址和一个特定的端口号。客户程序一般不必调用bind函数来为其Socket绑定IP地址和断口号。该函数的第一个参数指定待绑定的Socket描述符;第二个参数指定一个sockaddr结构,该结构是这样定义的:
struct sockaddr {
u_short sa_family;
char sa_data[14];
};
sa_family指定地址族,对于TCP/IP协议族的套接字,给其置AF_INET。当对TCP/IP协议族的套接字进行绑定时,我们通常使用另一个地址结构:
struct sockaddr_in {
short sin_family;
u_short sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero[8];
};
其中sin_family置AF_INET;sin_port指明端口号;sin_addr结构体中只有一个唯一的字段s_addr,表示IP地址,该字段是一个整数,一般用函数inet_addr()把字符串形式的IP地址转换成unsigned long型的整数值后再置给s_addr。有的服务器是多宿主机,至少有两个网卡,那么运行在这样的服务器上的服务程序在为其Socket绑定IP地址时可以把htonl(INADDR_ANY)置给s_addr,这样做的好处是不论哪个网段上的客户程序都能与该服务程序通信;如果只给运行在多宿主机上的服务程序的Socket绑定一个固定的IP地址,那么就只有与该IP地址处于同一个网段上的客户程序才能与该服务程序通信。我们用0来填充 sin_zero数组,目的是让sockaddr_in结构的大小与sockaddr结构的大小一致。下面是一个bind函数调用的例子:
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_port = htons(8888);
saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bind(ListenSocket,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr));

八、listen函数
int listen( SOCKET s, int backlog );
服务程序可以调用listen函数使其流套接字s处于监听状态。处于监听状态的流套接字s将维护一个客户连接请求队列,该队列最多容纳backlog个客户连接请求。假如该函数执行成功,则返回0;如果执行失败,则返回SOCKET_ERROR。

九、accept函数
SOCKET accept(
SOCKET s,
struct sockaddr FAR *addr,
int FAR *addrlen
);
服务程序调用accept函数从处于监听状态的流套接字s的客户连接请求队列中取出排在最前的一个客户请求,并且创建一个新的套接字来与客户套接字创建连接通道,如果连接成功,就返回新创建的套接字的描述符,以后与客户套接字交换数据的是新创建的套接字;如果失败就返回 INVALID_SOCKET。该函数的第一个参数指定处于监听状态的流套接字;操作系统利用第二个参数来返回新创建的套接字的地址结构;操作系统利用第三个参数来返回新创建的套接字的地址结构的长度。下面是一个调用accept的例子:
struct sockaddr_in ServerSocketAddr;
int addrlen;
addrlen=sizeof(ServerSocketAddr);
ServerSocket=accept(ListenSocket,(struct sockaddr *)&ServerSocketAddr,&addrlen);

十、connect函数
int connect(
SOCKET s,
const struct sockaddr FAR *name,
int namelen
);
客户程序调用connect函数来使客户Socket s与监听于name所指定的计算机的特定端口上的服务Socket进行连接。如果连接成功,connect返回0;如果失败则返回SOCKET_ERROR。下面是一个例子:
struct sockaddr_in daddr;
memset((void *)&daddr,0,sizeof(daddr));
daddr.sin_family=AF_INET;
daddr.sin_port=htons(8888);
daddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("133.197.22.4");
connect(ClientSocket,(struct sockaddr *)&daddr,sizeof(daddr));

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