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iOS的socket开发基础

浏览次数: coderyi 2015年03月08日 字号:

socket简介

首先让我们通过一张图知道socket在哪里?
socket1
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。

tcp和udp的区别
在这里就必须讲一下udp和tcp的区别了

TCP:面向连接、传输可靠(保证数据正确性,保证数据顺序)、用于传输大量数据(流模式)、速度慢,建立连接需要开销较多(时间,系统资源)。

UDP:面向非连接、传输不可靠、用于传输少量数据(数据包模式)、速度快。

关于TCP是一种流模式的协议,UDP是一种数据报模式的协议,这里要说明一下,TCP是面向连接的,也就是说,在连接持续的过程中,socket中收到的数据都是由同一台主机发出的(劫持什么的不考虑),因此,知道保证数据是有序的到达就行了,至于每次读取多少数据自己看着办。

而UDP是无连接的协议,也就是说,只要知道接收端的IP和端口,且网络是可达的,任何主机都可以向接收端发送数据。这时候,如果一次能读取超过一个报文的数据,则会乱套。比如,主机A向发送了报文P1,主机B发送了报文P2,如果能够读取超过一个报文的数据,那么就会将P1和P2的数据合并在了一起,这样的数据是没有意义的。

TCP三次握手和四次挥手
相对于SOCKET开发者,TCP创建过程和连接拆除过程是由TCP/IP协议栈自动创建的。因此开发者并不需要控制这个过程。但是对于理解TCP底层运作机制,相当有帮助。

因此在这里详细解释一下这两个过程。

TCP三次握手

所谓三次握手(Three-way Handshake),是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务器总共发送3个包。

三次握手的目的是连接服务器指定端口,建立TCP连接,并同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP 窗口大小信息.在socket编程中,客户端执行connect()时。将触发三次握手。
tcp3
首先了解一下几个标志,SYN(synchronous),同步标志,ACK (Acknowledgement),即确认标志,seq应该是Sequence Number,序列号的意思,另外还有四次握手的fin,应该是final,表示结束标志。

第一次握手:客户端发送一个TCP的SYN标志位置1的包指明客户打算连接的服务器的端口,以及初始序号X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。

第二次握手:服务器发回确认包(ACK)应答。即SYN标志位和ACK标志位均为1同时,将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的序列号加1以,即X+1。

第三次握手:客户端再次发送确认包(ACK) SYN标志位为0,ACK标志位为1。并且把服务器发来ACK的序号字段+1,放在确定字段中发送给对方.并且在数据段放写序列号的+1。

tcp四次挥手

TCP的连接的拆除需要发送四个包,因此称为四次挥手(four-way handshake)。客户端或服务器均可主动发起挥手动作,在socket

编程中,任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。
tcp4
其实有个问题,为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次挥手?

因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,”你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。

tcpsocket和udpsocket的具体实现
讲了这么久,终于要开始讲socket的具体实现了,iOS提供了Socket网络编程的接口CFSocket,不过这里使用BSD Socket。

tcp和udp的socket是有区别的,这里给出这两种的设计框架

基本TCP客户—服务器程序设计基本框架
socket2
基本UDP客户—服务器程序设计基本框架流程图
socket3
常用的Socket类型有两种:流式Socket(SOCK_STREAM)和数据报式Socket(SOCK_DGRAM)。流式是一种面向连接的Socket,针对于面向连接的TCP服务应用;数据报式Socket是一种无连接的Socket,对应于无连接的UDP服务应用。

1、socket调用库函数主要有:
创建套接字

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Socket(af,type,protocol)

建立地址和套接字的联系

1
 bind(sockid, local addr, addrlen)

服务器端侦听客户端的请求

1
        listen( Sockid ,quenlen)

建立服务器/客户端的连接 (面向连接TCP)

客户端请求连接

1
        Connect(sockid, destaddr, addrlen)

服务器端等待从编号为Sockid的Socket上接收客户连接请求

1
        newsockid=accept(Sockid,Clientaddr, paddrlen)

发送/接收数据

面向连接:

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        send(sockid, buff, bufflen) 
        recv( )

面向无连接:

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2
        sendto(sockid,buff,…,addrlen) 
        recvfrom( )

释放套接字

1
        close(sockid)

tcpsocket的具体实现

服务器的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定,然后调用listen在相应的socket上监听,当accpet接收到一个连接服务请求时,将生成一个新的socket。服务器显示该客户机的IP地址,并通过新的socket向客户端发送字符串” hi,I am server!”。最后关闭该socket。

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#import <Foundation/Foundation.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, const char * argv[])
{
    @autoreleasepool {
//        1
        int err;
        int fd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM  , 0);
        BOOL success=(fd!=-1);
//        1
//   2     
        if (success) {
            NSLog(@"socket success");  
            struct sockaddr_in addr;
            memset(&addr, 0, sizeof(addr));
            addr.sin_len=sizeof(addr);
            addr.sin_family=AF_INET;
//            =======================================================================
            addr.sin_port=htons(1024);
//        ============================================================================
             addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
            err=bind(fd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
            success=(err==0);

客户端的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定,请求连接服务器,通过新的socket向客户端发送字符串” hi,I am client!”。最后关闭该socket。

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//
//  main.m
//  kewai_SocketClient
//
#import <Foundation/Foundation.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>
int main(int argc, const char * argv[])
{
    @autoreleasepool {
     //        1 
         int err;
        int fd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        BOOL success=(fd!=-1);
        struct sockaddr_in addr;
     //        1
        //   2
        if (success) {
            NSLog(@"socket success");
            memset(&addr, 0, sizeof(addr));
            addr.sin_len=sizeof(addr);
            addr.sin_family=AF_INET;
            addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
            err=bind(fd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

udpsocket的具体实现

下面是udpsocket的具体实现

服务器的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定,接收到一个客户端时,服务器显示该客户端的IP地址,并将字串返回给客户端。

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/*  *UDP/IP应用编程接口(API)  *服务器的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,然后调用bind函数将其与本机  *地址以及一个本地端口号绑定,接收到一个客户端时,服务器显示该客户端的IP地址,并将字串  *返回给客户端。  */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>
int main(int argc,char **argv)
{
    int ser_sockfd;
    int len;
    //int addrlen;
    socklen_t addrlen;
    char seraddr[100];
    struct sockaddr_in ser_addr;
    /*建立socket*/
    ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(ser_sockfd<0)

客户端的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,填写服务器地址及端口号,从标准输入设备中取得字符串,将字符串传送给服务器端,并接收服务器端返回的字符串。最后关闭该socket。

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/*  *UDP/IP应用编程接口(API)  *客户端的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,填写服务器地址及端口号,  *从标准输入设备中取得字符串,将字符串传送给服务器端,并接收服务器端返回的字  *符串。最后关闭该socket。  */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include <netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>
int GetServerAddr(char * addrname)
{
    printf("please input server addr:");
    scanf("%s",addrname);
    return 1; 
}
int main(int argc,char **argv)
{
    int cli_sockfd;
    int len;

最后,整篇文章只能用一句话形容,懒婆娘的裹脚布,又长又臭,不过本文的作用是让我们了解socket的一些原理以及底层基本的结构,其实iOS的socket实现是特别简单的,我一直都在用github的开源类库cocoaasyncsocket,地址是CocoaAsyncSocket,cocoaasyncsocket是支持tcp和udp的,具体操作方法就不介绍了。

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