一、為什麼要用到socket？

我的畢設題目是要實現客戶端與伺服器之間的祕鑰協商，也就是說，我需要用到客戶端與伺服器之間通訊的相關知識，而客戶端與伺服器通訊用到的就是網路程式設計——socket。

二、socket簡要介紹

1、什麼是socket？

socket是在應用層和傳輸層之間的一個抽象層，它把TCP/IP層複雜的操作抽象為幾個簡單的介面供應用層呼叫，從而實現程序在網路中通訊。

2、程序的標識

在TCP/IP協議中兩個因特網主機通過兩個路由器和對應的層連線。各主機上的應用通過一些資料通道相互執行讀取操作

我們知道兩個程序如果需要進行通訊最基本的一個前提能能夠唯一的標示一個程序，在本地程序通訊中我們可以使用PID來唯一標示一個程序，但PID只在本地唯一，網路中的

兩個程序PID衝突機率很大，這時候我們需要另闢它徑了。

我們知道IP層的ip地址可以唯一標示主機，而TCP層協議和埠號可以唯一標示主機的一個程序，這樣我們可以利用

地址＋協議＋埠號

唯一標示網路中的一個程序。能夠唯一標示網路中的程序後，它們就可以利用socket進行通訊了。

3、socket通訊流程

step1：伺服器根據地址型別（ipv4，ipv6）、socket型別、協議（TCP，UDP）建立socket

step2：伺服器為socket繫結ip地址和埠號

step3：伺服器socket監聽埠號請求，隨時準備接收客戶端發來的連線，這時候伺服器的socket並沒有被開啟

step4：客戶端建立socket

step5：客戶端開啟socket，根據伺服器ip地址和埠號試圖連線伺服器socket

step6：伺服器socket接收到客戶端socket請求，被動開啟，開始接收客戶端請求，直到客戶端返回連線資訊。這時候socket進入阻塞狀態，所謂阻塞即accept()方法一直到客

戶端返回連線資訊後才開始接收下一個客戶端連線請求

step7：客戶端連線成功，向伺服器傳送連線狀態資訊

step8：伺服器accept方法返回，連線成功

step9：客戶端向socket寫入資訊

step10：伺服器讀取資訊

step11：客戶端關閉

step12：伺服器端關閉

4、socket建立連線的實質——三次握手

第一次握手：客戶端嘗試連線伺服器，向伺服器傳送syn包（同步序列編號Synchronize Sequence Numbers），syn=j，客戶端進入SYN_SEND狀態等待伺服器確認

第二次握手：伺服器接收客戶端syn包並確認（ack=j+1），同時向客戶端傳送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時伺服器進入SYN_RECV狀態

第三次握手：客戶端收到伺服器的SYN+ACK包，向伺服器傳送確認包ACK(ack=k+1），此包傳送完畢，客戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手

伺服器socket與客戶端socket建立連線的實質就是三次握手

5、socket程式設計API

（1）socket——根據指定的地址族、資料型別和協議來分配一個socket的描述字及其所用的資源。

int socket(int domain, int type, int protocol);

domain:協議族，常用的有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL、AF_ROUTE其中AF_INET代表使用ipv4地址

type:socket型別，常用的socket型別有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等

protocol:協議，常用的協議有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等

（2）bind——把一個地址族中的特定地址賦給socket

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

addr：要繫結給sockfd的協議地址

addrlen：地址的長度

通常伺服器在啟動的時候都會繫結一個眾所周知的地址（如ip地址+埠號），用於提供服務，客戶就可以通過它來接連伺服器；而客戶端就不用指定，有系統自動分配一個端

口號和自身的ip地址組合。這就是為什麼通常伺服器端在listen之前會呼叫bind()，而客戶端就不會呼叫，而是在connect()時由系統隨機生成一個。

（3）litsen——監聽socket

int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd：要監聽的socket描述字

backlog：相應socket可以排隊的最大連線個數 

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

addr：伺服器的socket地址

addrlen：socket地址的長度

（5）accept——TCP伺服器監聽到客戶端請求之後，呼叫accept()函式接收請求

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

addr：客戶端的socket地址

addrlen：socket地址的長度

（5）read——讀取socket的內容

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

buf：緩衝區

count：緩衝區長度

（6）write——向socket寫入內容（即需要傳送的內容）

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

buf：緩衝區

count：緩衝區長度

（7）close——將socket標記為關閉

int close(int fd);

將socket標記為關閉 ，使相應socket描述字的引用計數-1，當引用計數為0的時候，觸發TCP客戶端向伺服器傳送終止連線請求。

三、C語言實現

1、server端程式碼

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>

int main(void)
{
        int len = 0;
        WSADATA         wd;
        int ret = 0;
        SOCKET s,c;
        char sendBuf[1000]="", recvBuf[1000]="";
        SOCKADDR_IN saddr, caddr;
        ret = WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wd);  /*1.初始化操作*/

        if(ret != 0)
        {
                return 0;
        }
        if(HIBYTE(wd.wVersion)!=2 || LOBYTE(wd.wVersion)!=2)
        {
                printf("初始化失敗");
                WSACleanup();
                return 1;
        }

        /*2.建立服務端socket*/
        s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

        /*3.設定服務端資訊*/
        saddr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
        saddr.sin_family = AF_INET; /*協議型別*/
        saddr.sin_port = htons(8888);

        /*4.繫結在本地埠*/
        bind(s, (SOCKADDR *)&saddr, sizeof(SOCKADDR));

        /*5.監聽埠*/
        listen(s,5);

        len = sizeof(SOCKADDR);

        while(1)
        {
                /*6.等待客戶端連線，會阻塞在此處，直到有客戶端連線到來。*/
                c = accept(s, (SOCKADDR*)&caddr, &len);

                sprintf(sendBuf, "來自伺服器的響應，您的ip地址為：%s\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr));

                /*7.傳送資料到客戶端*/
                send(c, sendBuf, strlen(sendBuf)+1, 0);

                /*8.接受客戶端的返回*/
                recv(c, recvBuf, 1000, 0);

                /*9.打印出客戶端傳送來的資料*/
                printf("%s\n", recvBuf);

                /*10.如果不再跟這個客戶端聯絡，就關閉它*/
                closesocket(c);
        }
        /*如果有退出迴圈的條件，這裡還需要清除對socket庫的使用*/
        /* WSACleanup();*/
        return 0;
}

2、clent端程式碼

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>

int main(void)
{
        WSADATA         wd;
        int ret = 0;
        SOCKET c;
        char recvBuf[1000]="", sendBuf[1000]="";
        SOCKADDR_IN saddr;
        ret = WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wd);  /*1.初始化操作*/

        if(ret != 0)
        {
                return 0;
        }

        if(HIBYTE(wd.wVersion)!=2 || LOBYTE(wd.wVersion)!=2)
        {
                printf("初始化失敗");
                WSACleanup();
                return 1;
        }

        /*2.建立客戶端socket*/
        c = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

        /*3.定義要連線的服務端資訊*/
        saddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
        saddr.sin_family = AF_INET;
        saddr.sin_port = htons(8888);

        /*4.連線服務端*/
        connect(c, (SOCKADDR*)&saddr, sizeof(SOCKADDR));
        recv(c, recvBuf, 1000, 0);
        printf("服務端發來的資料:%s\n", recvBuf);

        sprintf(sendBuf, "服務端你好！！！");
        send(c, sendBuf, strlen(sendBuf)+1, 0);

        closesocket(c);
        WSACleanup();

        return 0;
}

3、執行結果