# 《TCP/IP网络编程》学习笔记

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## 第一章：理解网络编程和套接字

### 1.1 理解网络编程和套接字

#### 1.1.1构建打电话套接字

以电话机打电话的方式来理解套接字。

**调用 socket 函数（安装电话机）时进行的对话**：

> 问：接电话需要准备什么？
>
> 答：当然是电话机。

有了电话机才能安装电话，于是就要准备一个电话机，下面函数相当于电话机的套接字。

```c
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
//成功时返回文件描述符，失败时返回-1
```

**调用 bind 函数（分配电话号码）时进行的对话**：

> 问：请问我的电话号码是多少
>
> 答：我的电话号码是123-1234

套接字同样如此。就想给电话机分配电话号码一样，利用以下函数给创建好的套接字分配地址信息（IP地址和端口号）：

```c
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
//成功时返回0，失败时返回-1
```

调用 bind 函数给套接字分配地址之后，就基本完成了所有的准备工作。接下来是需要连接电话线并等待来电。

**调用 listen 函数（连接电话线）时进行的对话**：

> 问：已架设完电话机后是否只需链接电话线？
>
> 答：对，只需要连接就能接听电话。

一连接电话线，电话机就可以转换为可接听状态，这时其他人可以拨打电话请求连接到该机。同样，需要把套接字转化成可接受连接状态。

```c
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
//成功时返回0，失败时返回-1
```

连接好电话线以后，如果有人拨打电话就响铃，拿起话筒才能接听电话。

**调用 accept 函数（拿起话筒）时进行的对话**：

> 问：电话铃响了，我该怎么办？
>
> 答：接听啊。

```c
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen);
//成功时返回文件描述符，失败时返回-1
```

网络编程中和接受连接请求的套接字创建过程可整理如下：

1. 第一步：调用 socket 函数创建套接字。
2. 第二步：调用 bind 函数分配IP地址和端口号。
3. 第三步：调用 listen 函数转换为可接受请求状态。
4. 第四步：调用 accept 函数受理套接字请求。

#### 1.1.2  编写`Hello World`套接字程序

**服务端**：

服务器端（server）是能够受理连接请求的程序。下面构建服务端以验证之前提到的函数调用过程，该服务器端收到连接请求后向请求者返回`Hello World!`答复。除各种函数的调用顺序外，我们还未涉及任何实际编程。因此，阅读代码时请重点关注套接字相关的函数调用过程，不必理解全过程。

服务器端代码请参见：[hello_server.c](ch01/hello_server.c)

**客户端**：

客户端程序只有`调用 socket 函数创建套接字` 和 `调用 connect 函数向服务端发送连接请求`这两个步骤，下面给出客户端，需要查看以下两方面的内容：

1. 调用 socket 函数 和 connect 函数
2. 与服务端共同运行以收发字符串数据

客户端代码请参见：[hello_client.c](ch01/hello_client.c)

**编译**：

分别对客户端和服务端程序进行编译：

```shell
gcc hello_server.c -o hserver
gcc hello_client.c -o hclient
```

**运行**：

```shell
./hserver 9190
./hclient 127.0.0.1 9190
```

运行的时候，首先再 9190 端口启动服务，然后 heserver 就会一直等待客户端进行响应，当客户端监听位于本地的 IP 为 127.0.0.1 的地址的9190端口时，客户端就会收到服务端的回应，输出`Hello World!`

### 1.2 基于 Linux 的文件操作

讨论套接字的过程中突然谈及文件也许有些奇怪。但是对于 Linux 而言，socket 操作与文件操作没有区别，因而有必要详细了解文件。在 Linux 世界里，socket 也被认为是文件的一种，因此在网络数据传输过程中自然可以使用 I/O 的相关函数。Windows 与 Linux 不同，是要区分 socket 和文件的。因此在 Windows 中需要调用特殊的数据传输相关函数。