趣谈网络协议——套接字Socket（笔记）

建立Socket需要设置的参数

Socket 编程进行的是端到端的通信，往往意识不到中间经过多少局域网，多少路由器，因而能够设置的参数，也只能是端到端协议之上网络层和传输层的。

网络层

（1）Socket 函数需要指定到底是 IPv4 还是 IPv6，分别对应设置为 AF_INET 和 AF_INET6。
（2）指定到底是 TCP 还是 UDP。TCP 协议是基于数据流的，所以设置为 SOCK_STREAM，而 UDP 是基于数据报的，因而设置为 SOCK_DGRAM。

基于 TCP 协议的 Socket 程序函数调用过程

（1）TCP 的服务端要先监听一个端口，一般是先调用 bind 函数，给这个 Socket 赋予一个 IP 地址和端口。
（2）当服务端有了 IP 和端口号，就可以调用 listen 函数进行监听。
（3）在内核中，为每个 Socket 维护两个队列。一个是已经建立了连接的队列，这时候连接三次握手已经完毕，处于 established 状态；一个是还没有完全建立连接的队列，这个时候三次握手还没完成，处于 syn_rcvd 的状态。
（4）服务端调用 accept 函数，拿出一个已经完成的连接进行处理。如果还没有完成，就要等着。在服务端等待的时候，客户端可以通过 connect 函数发起连接。先在参数中指明要连接的 IP 地址和端口号，然后开始发起三次握手。内核会给客户端分配一个临时的端口。一旦握手成功，服务端的 accept 就会返回另一个 Socket。
Socket是成对存在的，一个监听Socket和已连接Socket

TCP 的 Socket 就是一个文件流，Socket 在 Linux 中就是以文件的形式存在的。除此之外，还存在文件描述符。写入和读出，也是通过文件描述符。每一个进程都有一个数据结构 task_struct，里面指向一个文件描述符数组，来列出这个进程打开的所有文件的文件描述符。文件描述符是一个整数，是这个数组的下标。这个数组中的内容是一个指针，指向内核中所有打开的文件的列表。既然是一个文件，就会有一个 inode，只不过 Socket 对应的 inode 不像真正的文件系统一样，保存在硬盘上的，而是在内存中的。在这个 inode 中，指向了 Socket 在内核中的 Socket 结构。

在Socket结构里，主要是两个队列，一个是发送队列，一个是接收队列

基于 UDP 协议的 Socket 程序函数调用过程

UDP 的交互仍然需要 IP 和端口号，因而也需要 bind。UDP 是没有维护连接状态的，因而不需要每对连接建立一组 Socket，而是只要有一个 Socket，就能够和多个客户端通信。也正是因为没有连接状态，每次通信的时候，都调用 sendto 和 recvfrom，都可以传入 IP 地址和端口。