学C语言会用到socket网络编程,你知道这个有什么用吗?

在计算机通信领域,socket 被翻译为“套接字”,它是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式。通过 socket 这种约定,一台计算机可以接收其他计算机的数据,也可以向其他计算机发送数据。

socket 的典型应用就是 Web 服务器和浏览器:浏览器获取用户输入的URL,向服务器发起请求,服务器分析接收到的URL,将对应的网页内容返回给浏览器,浏览器再经过解析和渲染,就将文字、图片、视频等元素呈现给用户。

学习 socket,也就是学习计算机之间如何通信,并编写出实用的程序。

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IP地址(IP Address)

计算机分布在世界各地,要想和它们通信,必须要知道确切的位置。确定计算机位置的方式有多种,IP 地址是最常用的,例如,114.114.114.114 是国内第一个、全球第三个开放的 DNS 服务地址,127.0.0.1 是本机地址。

其实,我们的计算机并不知道 IP 地址对应的地理位置,当要通信时,只是将 IP 地址封装到要发送的数据包中,交给路由器去处理。路由器有非常智能和高效的算法,很快就会找到目标计算机,并将数据包传递给它,完成一次单向通信。

目前大部分软件使用 IPv4 地址,但 IPv6 也正在被人们接受,尤其是在教育网中,已经大量使用。

端口(Port)

有了 IP 地址,虽然可以找到目标计算机,但仍然不能进行通信。一台计算机可以同时提供多种网络服务,例如Web服务、FTP服务(文件传输服务)、SMTP服务(邮箱服务)等,仅有 IP 地址,计算机虽然可以正确接收到数据包,但是却不知道要将数据包交给哪个网络程序来处理,所以通信失败。

为了区分不同的网络程序,计算机会为每个网络程序分配一个独一无二的端口号(Port Number),例如,Web服务的端口号是 80,FTP 服务的端口号是 21,SMTP 服务的端口号是 25。

端口(Port)是一个虚拟的、逻辑上的概念。可以将端口理解为一道门,数据通过这道门流入流出,每道门有不同的编号,就是端口号。如下图所示:

协议(Protocol)

协议(Protocol)就是网络通信的约定,通信的双方必须都遵守才能正常收发数据。协议有很多种,例如 TCP、UDP、IP 等,通信的双方必须使用同一协议才能通信。协议是一种规范,由计算机组织制定,规定了很多细节,例如,如何建立连接,如何相互识别等。

协议仅仅是一种规范,必须由计算机软件来实现。例如 IP 协议规定了如何找到目标计算机,那么各个开发商在开发自己的软件时就必须遵守该协议,不能另起炉灶。

所谓协议族(Protocol Family),就是一组协议(多个协议)的统称。最常用的是 TCP/IP 协议族,它包含了 TCP、IP、UDP、Telnet、FTP、SMTP 等上百个互为关联的协议,由于 TCP、IP 是两种常用的底层协议,所以把它们统称为 TCP/IP 协议族。

数据传输方式

计算机之间有很多数据传输方式,各有优缺点,常用的有两种:SOCK_STREAM 和 SOCK_DGRAM。

1) SOCK_STREAM 表示面向连接的数据传输方式。数据可以准确无误地到达另一台计算机,如果损坏或丢失,可以重新发送,但效率相对较慢。常见的 http 协议就使用 SOCK_STREAM 传输数据,因为要确保数据的正确性,否则网页不能正常解析。

2) SOCK_DGRAM 表示无连接的数据传输方式。计算机只管传输数据,不作数据校验,如果数据在传输中损坏,或者没有到达另一台计算机,是没有办法补救的。也就是说,数据错了就错了,无法重传。因为 SOCK_DGRAM 所做的校验工作少,所以效率比 SOCK_STREAM 高。

QQ 视频聊天和语音聊天就使用 SOCK_DGRAM 传输数据,因为首先要保证通信的效率,尽量减小延迟,而数据的正确性是次要的,即使丢失很小的一部分数据,视频和音频也可以正常解析,最多出现噪点或杂音,不会对通信质量有实质的影响。

注意:SOCK_DGRAM 没有想象中的糟糕,不会频繁的丢失数据,数据错误只是小概率事件。

有可能多种协议使用同一种数据传输方式,所以在 socket 编程中,需要同时指明数据传输方式和协议。

综上所述:IP地址和端口能够在广袤的互联网中定位到要通信的程序,协议和数据传输方式规定了如何传输数据,有了这些,两台计算机就可以通信了。

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