TCPIP⽹络编程之套接字类型与协议设置
套接字与协议
如果相隔很远的两⼈要进⾏通话，必须先决定对话⽅式。如果⼀⽅使⽤电话，另⼀⽅也必须使⽤电话，⽽不是书信。可以说，电话就是两⼈对话的协议。协议是对话中使⽤的通信规则，扩展到计算机领域可整理为“计算机间对话必备通信规则”
在这⼀章中，我们已经介绍了如何创建套接字，但为了完全理解该函数，此处将继续展开讨论
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain：套接字中使⽤的协议族（Protocol Family）信息
type：套接字数据传输类型信息
protocol：计算机间通信中使⽤的协议信息
协议族（Protocol Family）
套接字通信中的协议具有⼀些分类，通过socket函数的第⼀个参数传递套接字中使⽤的协议分类信息，此协议分类信息称为协议族，可分为如下⼏类：
表1-1  头⽂件sys/socket.h中声明的协议族
名称协议族
PF_INET IPv4互联⽹协议族
PF_INET6IPv6互联⽹协议族
PF_LOCAL本地通信的Unix协议族
PF_PACKET底层套接字的协议族
PF_IPX IPX Novell协议族
套接字类型（Type）
套接字类型指的是套接字的数据传输⽅式，通过socket函数的第⼆个参数传递，只有这样才能决定创建套接字的数据传输⽅式。这种说法可能有的⼈会疑惑，已通过第⼀个参数传递了协议族信息，还要
决定数据的传输⽅式？问题就在于，决定了协议族并不能同时决定数据传输⽅式，换⾔之，socket函数第⼀个参数PF_INET协议族中也存在多种数据传输⽅式
下⾯介绍两种具有代表性的数据传输⽅式：
1.⾯向连接的套接字（SOCK_STREAM）：向socket函数的第⼆个参数传递SOCK_STREAM，将创建⾯向连接的套接字，⾯向连接的套接字有这⼏个特点：
传输过程中数据不会丢失
按顺序传输数据
传输的数据不存在数据边界
⾯向连接的套接字，较晚传输的数据不会⽐先传输的数据到达⽬标主机，保证了数据的按顺序传递。同时传输的数据不存在边界，是因为收发数据的套接字内部都有缓冲（buffer），简⽽⾔之就是字节数组。通过套接字传输的数据将保存到该数组。因为，收到数据并不意味着马上调⽤read函数。只要不超过数组容量，则有可能在数据填充满缓冲后通过⼀次read函数读取全部数据，也有可能分多次调⽤read函数进⾏读取。也就是说，在⾯向连接的套接字中，read函数和write函数的调⽤次数并⽆太⼤意义。所以说，⾯向连接的套接字不存在数据边界
之前讲过，为了接收数据，套接字内部有⼀个由字节数组构成的缓冲。如果这个缓冲被填满了数据会发⽣什么事情？之后传递的数据是否会丢失？
⾸先调⽤read函数从缓冲中读取部分数据，因此缓冲并不总是满的。但如果read函数读取的速度⽐接收数据的速度慢，则缓冲有可能被填满。此时套接字⽆法再接收数据，但即使这样也不会发⽣数据的丢失，因为传输端套接字停⽌传输。也就是说，⾯向连接的套接字会根据接收端的状态传输数据，如果传输出错还会提供重传服务。因此，⾯向连接的套接字除特殊情况外不会发⽣数据丢失
还有⼀点，套接字连接必须⼀⼀对应，也就是⾯向连接的套接字只能与另⼀个同样特性的套接字连接
2.⾯向消息的套接字（SOCK_DGRAM）：向socket函数的第⼆个参数传递SOCK_DGRAM，将创建⾯向消息的套接字，⾯向消息的套接字有这⼏个特点：
强调快速传输⽽⾮传输顺序
传输的数据可能丢失也可能损毁
传输的数据有数据边界
限制每次传输的数据⼤⼩
⾯向消息的套接字就像快递，两个同⼀⽬的不同送货路线的快递不需要保证到达顺序，只需要尽可能快的到达⽬的地。这种⽅式存在损坏或丢失的风险，且包裹⼤⼩有⼀定的限制。因此，若要传递⼤量包裹，则需分批传送。另外分别发送两个数据包，接收者需要分两次接收。这
种特性就是“传输的数据具有数据边界”
以上就是⾯向消息的套接字具有的特性，⾯向消息的套接字⽐⾯向连接的套接字具有更快的传输速度，但⽆法避免数据丢失或损毁。另外，每次传输的数据⼤⼩具有⼀定的限制，并存在数据边界。存在数据边界意味着接收数据的次数应和传输次数相同
协议的选择
下⾯讲解socket函数的第三个参数，该参数决定最终采⽤的协议。这⾥可能还会有⼈疑惑，前⾯已经通过socket函数的前两个参数传递了协议族信息和套接字数据的传输⽅式，这些信息还不⾜以决定采⽤的协议吗？为什么还需要第三个参数呢？
确实，前⾯两个参数即可创建所需套接字。所以⼤部分情况下可以向第三个参数传递0，除⾮遇到这种情况：同⼀协议族中存在多个数据传输⽅式相同的协议。数据传输⽅式相同，但协议不同。此时需要通过第三个参数具体指定协议信息
下⾯以前⾯讲解的内容为基础，构建向socket函数传递的参数。⾸先创建满⾜：IPv4协议族中⾯向连接的套接字。IPv4与⽹络地址系统相关，参数PF_INET指IPv4⽹络协议族，SOCK_STREAM是⾯向连接的数据传输，满⾜这两个条件的协议只有IPPROTO_TCP，因此可以如下调⽤socket函数创建套接字，这种套接字称为TCP套接字：
int tcp_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
SOCK_DGRAM指的是⾯向消息的数据传输⽅式，满⾜上述条件的协议只有IPPROTO_UDP。下⾯创建IPv4协议族中⾯向消息的套接字：int udp_socket = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
⾯向连接的套接字：TCP套接字⽰例
这⾥，我们复⽤这⼀章中的hello_server.c和hello_client.c，hello_server.c只需改名为tcp_server.c，⽆需在代码上做任何变化，⽽
hello_client.c除了改名为tcp_client.c之外，还需要做⼀些变化，具体如下：
tcp_client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int sock;
struct sockaddr_in serv_addr;
char message[30];
int str_len;
int idx = 0, read_len = 0;
if (argc != 3)
{
printf("Usage: %s <IP> <port>\n", argv[0]);
exit(1);
}
sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); //<1>
if (sock == -1)
error_handling("sock() error");
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
error_handling("connect() error!");
while (read_len = read(sock, &message[idx++], 1)) //<2>
{
if (read_len == -1)
error_handling("read() error!");
str_len += read_len; //<3>
}
if (str_len == -1)
error_handling("read() error!");
printf("Message from server: %s\n", message);
printf("Function read call count：%d\n", str_len);
close(sock);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
tcpip协议pdf}
<1>：创建TCP套接字，若前两个参数传递PF_INET、SOCK_STREAM，则可以省略第三个参数IPPROTO_TCP
<2>：while循环反复调⽤read函数，每次读取⼀个字节。如果read返回0，则循环条件为假，跳出while循环
<3>：执⾏该语句时，变量read_len的始终为1，因<2>处每次读取⼀个字节，跳出while循环后，str_len中存有读取的总字节数现在，我们把之前的hello_server.c改名为tcp_client.c，编译运⾏tcp_client.c，启动套接字服务器端
# mv hello_server.c tcp_server.c
# gcc tcp_server.c -o tcp_server
# ./tcp_server 8500
现在，我们对tcp_client.c进⾏编译运⾏
# ./tcp_client 127.0.0.1 8500
Message from server: Hello world!
Function read call count：13
从运⾏结果可以看出，服务器端发送了13字节的数据，客户端调⽤了13次read函数进⾏读取

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