TCP和UDP編程區別

TCP編程的服務器端一般步驟是：

1、創建一個socket，用函數socket()；

2、設置socket屬性，用函數setsockopt(); * 可選?

3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind();

4、開啟監聽，用函數listen()；

5、接收客戶端上來的連接，用函數accept()；

6、收發數據，用函數send()和recv()，或者read()和write();

7、關閉網絡連接；

8、關閉監聽；

TCP編程的客戶端一般步驟是：

1、創建一個socket，用函數socket()；

2、設置socket屬性，用函數setsockopt();* 可選?

　　3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind();* 可選?

4、設置要連接的對方的IP地址和端口等屬性；

5、連接服務器，用函數connect()；

6、收發數據，用函數send()和recv()，或者read()和write();

7、關閉網絡連接；

與之對應的UDP編程步驟要簡單許多，分別如下：

UDP編程的服務器端一般步驟是：

1、創建一個socket，用函數socket()；

2、設置socket屬性，用函數setsockopt();* 可選?

3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind();

4、循環接收數據，用函數recvfrom();

5、關閉網絡連接；

UDP編程的客戶端一般步驟是：

1、創建一個socket，用函數socket()；

2、設置socket屬性，用函數setsockopt();* 可選

　　3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind();* 可選?

4、設置對方的IP地址和端口等屬性;

5、發送數據，用函數sendto();

6、關閉網絡連接；

一、網絡中進程之間如何通信？

???? 本地的進程間通信（IPC）有很多種方式，但可以總結為下面4類：

1、消息傳遞（管道、FIFO、消息隊列）

2、同步（互斥量、條件變量、讀寫鎖、文件和寫記錄鎖、信號量）

3、共享內存（匿名的和具名的）

4、遠程過程調用（Solaris門和Sun RPC）

但這些都不是本文的主題！我們要討論的是網絡中進程之間如何通信？首要解決的問題是如何唯一標識一個進程，否則通信無從談起！在本地可以通過進程PID來唯一標識一個進程，但是在網絡中這是行不通的。其實TCP/IP協議族已經幫我們解決了這個問題，網絡層的“ip地址”可以唯一標識網絡中的主機，而傳輸層的“協議+端口”可以唯一標識主機中的應用程序（進程）。這樣利用三元組（ip地址，協議，端口）就可以標識網絡的進程了，網絡中的進程通信就可以利用這個標志與其它進程進行交互。

使用TCP/IP協議的應用程序通常采用應用編程接口：UNIX? BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已經被淘汰），來實現網絡進程之間的通信。就目前而言，幾乎所有的應用程序都是采用socket，而現在又是網絡時代，網絡中進程通信是無處不在，這就是我為什么說“一切皆socket”。

intsocket(int domain,?int type,?int protocol);

socket函數對應于普通文件的打開操作。普通文件的打開操作返回一個文件描述字，而socket()用于創建一個socket描述符（socket descriptor），它唯一標識一個socket。這個socket描述字跟文件描述字一樣，后續的操作都有用到它，把它作為參數，通過它來進行一些讀寫操作。正如可以給fopen的傳入不同參數值，以打開不同的文件。創建socket的時候，也可以指定不同的參數創建不同的socket描述符，socket函數的三個參數分別為：

domain：即協議域，又稱為協議族（family）。常用的協議族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或稱AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。協議族決定了socket的地址類型，在通信中必須采用對應的地址，如AF_INET決定了要用ipv4地址（32位的）與端口號（16位的）的組合、AF_UNIX決定了要用一個絕對路徑名作為地址。

type：指定socket類型。常用的socket類型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的類型有哪些？）。

protocol：故名思意，就是指定協議。常用的協議有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它們分別對應TCP傳輸協議、UDP傳輸協議、STCP傳輸協議、TIPC傳輸協議（這個協議我將會單獨開篇討論！）。

???????? 注意：并不是上面的type和protocol可以隨意組合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP組合。當protocol為0時，會自動選擇type類型對應的默認協議。

當我們調用socket創建一個socket時，返回的socket描述字它存在于協議族（address family，AF_XXX）空間中，但沒有一個具體的地址。如果想要給它賦值一個地址，就必須調用bind()函數，否則就當調用connect()、listen()時系統會自動隨機分配一個端口。

3.2、bind()函數

?????正如上面所說bind()函數把一個地址族中的特定地址賦給socket。例如對應AF_INET、AF_INET6就是把一個ipv4或ipv6地址和端口號組合賦給socket。

int?bind(int sockfd,?const?struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

函數的三個參數分別為：

sockfd：即socket描述字，它是通過socket()函數創建了，唯一標識一個socket。bind()函數就是將給這個描述字綁定一個名字。

addr：一個const?struct?sockaddr *指針，指向要綁定給sockfd的協議地址。這個地址結構根據地址創建socket時的地址協議族的不同而不同，如ipv4對應的是：

struct sockaddr_in {

? ? sa_family_t? ? sin_family; /* address family: AF_INET */

? ? in_port_t? ? ? sin_port;? /* port in network byte order */

? ? struct in_addr sin_addr;? /* internet address */

};

/* Internet address. */

struct in_addr {

? ? uint32_t? ? ? s_addr;? ? /* address in network byte order */

};

ipv6對應的是：

struct sockaddr_in6 {

? ? sa_family_t? ? sin6_family;? /* AF_INET6 */

? ? in_port_t? ? ? sin6_port;? ? /* port number */

? ? uint32_t? ? ? ? sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */

? ? struct in6_addr sin6_addr;? ? /* IPv6 address */

? ? uint32_t? ? ? ? sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */

};

struct in6_addr {

? ? unsigned char? s6_addr[16];? /* IPv6 address */

};

addrlen：對應的是地址的長度。

?????????通常服務器在啟動的時候都會綁定一個眾所周知的地址（如ip地址+端口號），用于提供服務，客戶就可以通過它來接連服務器；而客戶端就不用指定，有系統自動分配一個端口號和自身的ip地址組合。這就是為什么通常服務器端在listen之前會調用bind()，而客戶端就不會調用，而是在connect()時由系統隨機生成一個。

3.3、網絡字節序與主機字節序

而客戶端就不會調用，而是在connect()時由系統隨機生成一個。

3.3、網絡字節序與主機字節序

主機字節序：就是我們平常說的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字節序類型，這些字節序是指整數在內存中保存的順序，這個叫做主機序。引用標準的Big-Endian和Little-Endian的定義如下：

　　a) Little-Endian就是低位字節排放在內存的低地址端，高位字節排放在內存的高地址端。

　　b) Big-Endian就是高位字節排放在內存的低地址端，低位字節排放在內存的高地址端。

網絡字節序：4個字節的32 bit值以下面的次序傳輸：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。這種傳輸次序稱作大端字節序。由于TCP/IP首部中所有的二進制整數在網絡中傳輸時都要求以這種次序，因此它又稱作網絡字節序。字節序，顧名思義字節的順序，就是大于一個字節類型的數據在內存中的存放順序，一個字節的數據沒有順序的問題了。所以：在將一個地址綁定到socket的時候，請先將主機字節序轉換成為網絡字節序，而不要假定主機字節序跟網絡字節序一樣使用的是Big-Endian。由于這個問題曾引發過血案！公司項目代碼中由于存在這個問題，導致了很多莫名其妙的問題，所以請謹記對主機字節序不要做任何假定，務必將其轉化為網絡字節序再賦給socket。

3.4、listen()、connect()函數

??? 如果作為一個服務器，在調用socket()、bind()之后就會調用listen()來監聽這個socket，如果客戶端這時調用connect()發出連接請求，服務器端就會接收到這個請求。

???? int?listen(int sockfd,?int backlog);

?????int?connect(int sockfd,?const?struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

?? listen函數的第一個參數即為要監聽的socket描述字，第二個參數為相應socket可以排隊的最大連接個數。socket()函數創建的socket默認是一個主動類型的，listen函數將socket變為被動類型的，等待客戶的連接請求。

??? connect函數的第一個參數即為客戶端的socket描述字，第二參數為服務器的socket地址，第三個參數為socket地址的長度。客戶端通過調用connect函數來建立與TCP服務器的連接。

3.5、accept()函數

???TCP服務器端依次調用socket()、bind()、listen()之后，就會監聽指定的socket地址了。TCP客戶端依次調用socket()、connect()之后就想TCP服務器發送了一個連接請求。TCP服務器監聽到這個請求之后，就會調用accept()函數取接收請求，這樣連接就建立好了。之后就可以開始網絡I/O操作了，即類同于普通文件的讀寫I/O操作。

??????? int?accept(int sockfd,?struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

??????? accept函數的第一個參數為服務器的socket描述字，第二個參數為指向struct?sockaddr *的指針，用于返回客戶端的協議地址，第三個參數為協議地址的長度。如果accpet成功，那么其返回值是由內核自動生成的一個全新的描述字，代表與返回客戶的TCP連接。

????? 注意：accept的第一個參數為服務器的socket描述字，是服務器開始調用socket()函數生成的，稱為監聽socket描述字；而accept函數返回的是已連接的socket描述字。一個服務器通常通常僅僅只創建一個監聽socket描述字，它在該服務器的生命周期內一直存在。內核為每個由服務器進程接受的客戶連接創建了一個已連接socket描述字，當服務器完成了對某個客戶的服務，相應的已連接socket描述字就被關閉。

3.6、read()、write()等函數

萬事具備只欠東風，至此服務器與客戶已經建立好連接了。可以調用網絡I/O進行讀寫操作了，即實現了網咯中不同進程之間的通信！網絡I/O操作有下面幾組：

read()/write()

recv()/send()

readv()/writev()

recvmsg()/sendmsg()

recvfrom()/sendto()

開發語言不同可能讀寫函數也就不同，只要把自己想要發送的消息，以字節流的方式寫入Socket或者從Socket讀出來即可實現網絡的I/O操作。

3.7、close()函數

????? 在服務器與客戶端建立連接之后，會進行一些讀寫操作，完成了讀寫操作就要關閉相應的socket描述字，好比操作完打開的文件要調用fclose關閉打開的文件。

#include <unistd.h>

int?close(int fd);

close一個TCP socket的缺省行為時把該socket標記為以關閉，然后立即返回到調用進程。該描述字不能再由調用進程使用，也就是說不能再作為read或write的第一個參數。

注意：close操作只是使相應socket描述字的引用計數-1，只有當引用計數為0的時候，才會觸發TCP客戶端向服務器發送終止連接請求。

4、socket中TCP的三次握手建立連接詳解

SYN表示建立連接，

FIN表示關閉連接，

ACK表示響應，

PSH表示有 DATA數據傳輸，

RST表示連接重置。

我們知道tcp建立連接要進行“三次握手”，即交換三個分組。大致流程如下：

客戶端向服務器發送一個SYN J

服務器向客戶端響應一個SYN K，并對SYN J進行確認ACK J+1

客戶端再想服務器發一個確認ACK K+1

?????? 只有就完了三次握手，但是這個三次握手發生在socket的那幾個函數中呢？請看下圖：

?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 圖1、socket中發送的TCP三次握手

???????從圖中可以看出，當客戶端調用connect時，觸發了連接請求，向服務器發送了SYN J包，這時connect進入阻塞狀態；服務器監聽到連接請求，即收到SYN J包，調用accept函數接收請求向客戶端發送SYN K ，ACK J+1，這時accept進入阻塞狀態；客戶端收到服務器的SYN K ，ACK J+1之后，這時connect返回，并對SYN K進行確認；服務器收到ACK K+1時，accept返回，至此三次握手完畢，連接建立。

5、socket中TCP的四次握手釋放連接詳解

?????上面介紹了socket中TCP的三次握手建立過程，及其涉及的socket函數。現在我們介紹socket中的四次握手釋放連接的過程，請看下圖

圖示過程如下：

某個應用進程首先調用close主動關閉連接，這時TCP發送一個FIN M；

另一端接收到FIN M之后，執行被動關閉，對這個FIN進行確認。它的接收也作為文件結束符傳遞給應用進程，因為FIN的接收意味著應用進程在相應的連接上再也接收不到額外數據；

一段時間之后，接收到文件結束符的應用進程調用close關閉它的socket。這導致它的TCP也發送一個FIN N；

接收到這個FIN的源發送端TCP對它進行確認。

這樣每個方向上都有一個FIN和ACK。

https://www.cnblogs.com/LUO77/p/5801977.html