Socket 编程实战

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一、 数据的“快递之旅”：封装与解封装

在网络通信中，数据从一台电脑传到另一台电脑，就像寄快递一样，需要经过层层包装。这个过程被称为数据封装 (Encapsulation)。

假设我们在代码中发送字符串"hello, world"：

1. 应用层 (程序员负责)：
   • 这是我们最熟悉的层面。数据就是裸露的"hello, world"。
   • 如果是 HTTP 协议，可能会封装成GET / HTTP/1.1...。
2. 传输层 (操作系统负责)：
   • 为了知道这个数据该交给哪个程序（微信还是QQ），系统会自动给数据加上一个TCP 头部或UDP 头部。
   • 关键信息：源端口号 (16位) + 目的端口号 (16位)。
3. 网络层 (操作系统负责)：
   • 为了知道数据该发往哪台电脑，系统会再加一个IP 头部。
   • 关键信息：源 IP (32位) + 目的 IP (32位)。
4. 网络接口层 (网卡驱动负责)：
   • 最后，加上以太网帧头尾，才能在网线或 WiFi 中传输。

总结：作为程序员，我们只需要关心应用层。剩下的脏活累活，Socket API 和操作系统帮我们全干了。

二、 Socket 编程：网络世界的“插座”

Socket（套接字）源于 UNIX 时代的伯克利研究组。它的出现让网络编程变得像文件读写一样简单：打开 -> 读写 -> 关闭。

核心函数速览

• socket(): 买个手机（创建套接字）。
• bind(): 办张手机卡（绑定 IP 和端口）。
• listen(): 等电话（监听连接）。
• accept(): 接电话（接受连接）。
• connect(): 拨打电话（发起连接）。
• send()/recv(): 说话/听话（发送/接收数据）。

三、 代码实战：C 语言实现 TCP 通信

为了演示“应用层只需关注数据”这一理念，我们用 C 语言编写一个最基础的 TCP 客户端和服务器。

1. 服务器端代码 (server.c)

服务器负责监听端口，接收客户端发来的消息。

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<unistd.h>#include<arpa/inet.h>#include<sys/socket.h>#definePORT8888#defineBUFFER_SIZE1024intmain(){intserver_fd,new_socket;structsockaddr_inaddress;intaddrlen=sizeof(address);charbuffer[BUFFER_SIZE]={0};// 1. 创建 Socket (就像买手机