[心得] Study about socket @ 一個小小工程師的心情抒發天地

何謂Socket ?

從網路的角度來看，socket就是通訊連結的端點，從程式設計者的角度來看，socket提供了一個良好的介面，使User不需要知道下一層的網路協定運作的系結，便可以寫網路通訊程式。

User或AP 只要連結到Socket 便可以和網路上任何一個通訊端點連線，Socket之間的通訊，就像作業系統裡面的程序( Process )之間的通訊一樣。

而兩個程序之間的通訊方法，Socket採用的是一種識別碼，AP可以用這個識別唯一識別通信端點。

Socket 可以翻譯為 [ 插座 ] 或 [ 傳收口 ]，它是BSD4.2版所提供的一種特殊型態的檔案，它的作用其實蠻類似管線的 ( Pipe ) ，它提供了處理程序之間的通訊 (interprocess communication )的能力，並且支援網路的功能，User可以用”Socket”system呼叫 (system call)來建立它，然後return的是一個檔案描述符( File descriptor )。

Sockets 的分類

Socket 主要分為兩種類型 :

Datagram sockets (connectionless) :
Datagram socket間是利用UDP封包傳送，因此接收端socket 可能會收到次序錯誤的資料，並且部分資料也有可能遺失。
Stream sockets (connection-oriented) :
Stream sockets間是利用TCP封包來傳送的，因此接收端Socket可以收到順序無誤、無重複，並且正確的資料，而此次專案也是使用這種方式來傳遞資料，好處是比上面那種方式可靠，而且照順序來，缺少誰都知道。此外，TCP傳送的時候是採資料流的方式，所以傳送的時候，所有的資料會被視情況分割在數個TCP封包中。 (所以在制定封包格式的時候，就很重要了)。

主從式架構模型 ( Client / Server model )

每個網路程式都有一個通訊端點，一種端點是Client，一種是Server，Client會送出第一個封包，由一個Server接收，之後，Server和Client就能開始愉快的聊天(收送資料)了。

在聊天之前，有個規則必須兩方都得遵守，那就是兩方的Socket必須要是同一種類型的，要嘛是TCP ( Stream socket ) ，要嘛是UDP ( datagram socket ) ，你想麻，兩個人總要有共通語言才能抬槓聊天啊。

以TCP/IP 為例 :

一個Socket name 包括了IP address 、連接阜編號，以及協定本身，Client可以用Windows socket的名稱伺服函式來查到標準Server的連接阜編號，而如果知道Server 的主機名稱，則可以用Windows Socket的主機名稱分析函式來查得Server 的 IP，當Client Socket成功Connect Server的Socket 後，兩者便行成了”結合”(association)，在此時，每個Socket都可以由它的名字所形成的組合加以識別。

結合5要素 :

所用的協定
用戶端IP位址
Client 連結阜號碼
Server IP 位址
Server 連結阜號碼

使用Socket的方式 :

所有網路應用程式皆可以分為5個步驟 :

Create Socket
為Socket 命名
與另外一個Socket結合
在sockets間收送資料
關閉socket

開啟一個Socket

Socket是通訊的端點，就像電腦的網卡一樣，使得網路應用程式可以像介面卡在主機板一樣，插入網路中。一般來說，一台PC只有一張網卡，但是你可以有許多sockets，而且也可以同時使用同一片的網卡，Client和Server都需要一個Socket以存取網路資料，使用socket()函式呼叫就可以開啟一個socket 。

為Socket命名

Server端的程式必須為它的Socket命名，這樣client端才能找到病正確地辨認出它的socket，如果Server沒有替它的Socket命名，則協定堆疊會拒絕Client要通訊的請求。而要幫socket命名需要三個參數 ( 協定、連結阜號碼、位址 ) ，而Client端就要用這些值來和Server建立連結。要為Socket命名，Server必須為socket位址結構設初始值，並且呼叫bind()函式，以指定本身連結阜號碼和IP位址完成命名的工作。

與另外一個Socket結合

假設我們Client端和Server端都開啟了一個socket，並且名也命好了，接下來四服器就要準備接收封包了，而Client則是要準備發送封包 ( 記得我們上面講過的，Client要先發出第一砲才可以 )，當準備工作完成的時候，此兩端的sockets就叫做建立一個 ”結合”(association)。如何為結合此兩端的socket做準備呢?在WinSock API中提供了幾個函式來完成此動作。在伺服器端則以呼叫listen()來準備接受用戶端送來的連結要求，如果收到連線要求，則開啟另一個新的socket來和用戶端進行連線(使用accept()函式)；而在用戶端則是呼叫connect()函式與伺服器端的socket完成結合。