简述网络编程中的Socket

当初写第一个网络程序的时候，就是通过搜索，找各种实例把程序拼凑出来的，并没有进行深入的理解。这个东西用了这么多年，是该来沉淀一下了，也检验一下自己对这块知识的掌握程度。

可以说，一个典型的网络程序是离不开socket的，它是系统提供给开发者们进行网络操作的强大武器。

socket又叫套接字，是一系列网络操作的API。它的实现和表现形式又会根据系统平台的不同、编程语言的不同而有所区别，但是实现的功能都是一致的。

socket的创建：

windows平台C版本

SOCKET s = socket(AF_.NET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

C#版本

Socket s=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);

上面两个套接字都是以TCP协议创建的，socket中的三个参数分别指定了IP层协议类型(IPV4和IPV6)，数据交互格式(字节流，数据报等)，传输层协议(TCP和UDP)。

套接字在进程中是以文件描述符的形式存在的，其实就是一个数字，用来唯一标识一个套接字，以不同的形式提供给开发者使用。

socket的地址和端口：

地址指定了数据交互节点的设备，如果一台设备有多块网卡，则地址指定的就是某一块网卡；端口标识的是设备上的某个进程。来自网络的数据到达网卡后，向上经过数据链路层，网络层，到达传输层，然后根据端口确定需要将数据交给哪个进程。

数据接收：

数据接收是由进程调用socket的接收函数发起的。该函数会向系统提交接收数据的IO请求，该请求的内容包括应用层存放数据的缓冲区，请求的数据尺寸，在缓冲区中存放数据的偏移值。

C# 发起数据接收请求：

int rcvLen=m_socket.Receive(buf, offset, size, SocketFlags.None);

其中buf为数据缓冲区，offset为数据接收时在buf中存放数据的起始地址，size为此次请求的字节大小,rcvLen为此次接收成功后实际接收到的字节长度。

数据发送：

数据的发送是进程调用socket的发送函数发起的。该函数会向系统提交发送数据的IO请求，向指定的节点发送数据，请求的内容包括发送的数据内容，长度等。

C# 发起的数据发送请求(TCP)：

int sndLen= m_socket.Send(buf);

其中buf为发送的内容字节码数组，sndLen为实际发送的字节长度。

TCP Socket：

TCP是传输层的协议，该协议有一定的复杂性，目的是完成数据的可靠传输。采用TCP实现的网络应用，分为服务端和客户端两种端点类型，每个端的实现都对应着不同socket调用函数。

服务端可以接受客户端的连接请求，连接完成后就可以进行双向通信。

建立服务端，需要创建服务端套接字，为该套接字绑定服务地址和端口，打开被动监听，开始等待连接。

C#版本的服务端建立代码

m_socketServer = CreateSocket_IPV4();
            m_socketServer.Bind(CreateEndPoint(port, null));
            m_socketServer.Listen(10);
            m_conns = new List<IConnection>();
            Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                while (m_running)
                {
                    var s = m_socketServer.Accept();
                    var conn = CreateConnection(s);
                    m_conns.Add(conn);
                    OnConnected?.Invoke(conn);
                }
            });

客户端的操作相对简单一些，只需要创建套接字然后向服务端发起连接请求。

C#版本的客户端代码

var s = CreateSocket_IPV4();
s.Connect(IPAddress.Parse(ip), port);

socket涵盖的内容是非常丰富的，我们在此只是拿出一些代表性的内容来记述。