connect()&bind()的作用

udp

udp connect()

 #include <sys/types.h>         
 #include <sys/socket.h>
 int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

udp connect()描述

1. connect系統呼叫將sockfd關聯的套接字連線到addr指定的地址，如果sockfd是SOCK_DGRAM型別的，那麼這個地址就是唯一資料報傳送和接收地址
2. 有連結的協議一般只能成功connect()一次，而無連線的協議可以多次connect()來改變sockfd與addr的聯絡

返回值

1. 0，返回成功
2. EACCES ,EPERM 使用者試圖連結到一個廣播地址，但是相應的socket broadcast flag沒有設定，或者是因為有本地防火牆
3. EADDRINUSE 地址已經被使用
4. EAFNOSUPPORT 傳參的地址中的address family 與sa_family不匹配
5. EBADF 檔案描述符sockfd非法
6. EINTR connect被signal中斷

udp connect()特殊的一些地方

經試驗發現，若傳送端（客戶端）不呼叫connect(),則傳送非同步錯誤時，程序很難知道傳送了什麼。若是呼叫connect(),其實際作用也與tcp中有較大不同。

1. 呼叫connect()不會發包，核心只是檢查是否有立即可知的錯誤，記錄對端的ip&port，於是立即返回。但是這樣一個socket就只能與一個ip進行互動（此處包括廣播ip）
2. connect()後，非同步錯誤會被返回，在write()到一個不可達的程序時，對方將傳送icmp，我方udp收到這個報文，並在下次準備read()這個套接字時，返回connection refused
3. 一般而言，無連線的udp在傳送資料時，核心中也是會做連結操作的，等資料傳送完畢然後斷開連線。這樣其實效率較低，若是傳送程序明確知道自己將於某個程序長時間通訊，可以呼叫connect()來提高效率。【Partridge和Pink 1993】指出，臨時連結的UDP套接字會耗費每個UDP傳輸1/3的開銷

廣播/多播(組播)

什麼是多播

組播通過把224.0.0.0-239.255.255.255的D類地址作為目的地址，有一臺源主機發出目的地址是以上範圍組播地址的報文，在網路中，如果有其他主機對於這個組的報文有興趣的，可以申請加入這個組，並可以接受這個組，而其他不是這個組的成員是無法接受到這個組的報文的。

區域網內多播時發生了什麼

若區域網中有一個接收程序啟動，並通過setsockopt()加入到某多播組。ipv4層內部會儲存以上資訊，並告知資料鏈路層接收特定目的地址乙太網幀（通過組播ip到乙太網地址的對映）。但是介面卡做的是不完備過濾，即介面卡也可能會接收目的地址為其他地址的乙太網幀。但是ip層是完備的，它會比較目的ip。

有了以上內容，我們就知道若是某個組播成員（假設是A機）程序關閉了接收，或者他根本就沒加入過組播。那麼當傳送程序再次發生組播時，A機實際上會忽略這個組播資料，既然忽略了，也不會發送icmp了。若是這個A機上有多個程序都加入了這個多播組，那單個套接字成員關係上的抹除，不影響A機繼續作為該多播組的成員，直到最後一個套接字也離開該多播組。這種情況下呼叫connect，應該是connect到一個組播地址。

如何加入到組播

int setsockopt(int sockfd,int level,int optname,void* optval,socklen_t optlen)

以源特定組播為例

1. 假設組播IP是GROUP

2. 按慣例，建立socket,填充好port,sin_family.

3. ​

   inet_aton(GROUP,&serv.sin_addr);
   inet_aton(GROUP,&mreq.imr_multiaddr);
   inet_aton(yourInterfaceIP,&(mreq.imr_interface));
   inet_aton(sourceIP,&(mreq.imr_sourceaddr));
   setsockopt(sockfd,SOL_IP,IP_ADD_SOURCE_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq))

4. 第一條語句的意思是接收程序的地址要設定成組播IP，第二至第四條語句的意思是要填充一個 struct ip_mreq_source結構。這個結構三個成員，分別是組播地址，本機一個介面的IP，以及多播發送方的IP

5. setsockopt第三個引數指明這是加入源特定組播，第四個是上面說的結構體指標，第五個是它的長度

6. 當optname是IP_ADD_MEMBERSHIP時，填充struct ip_mreq，這個結構體沒有imr_sourceaddr成員

connect到多播ip的一個事實

UNP1上說可以connect到一個多播ip，我在把cli傳送程序做了這樣的設定。但是令人奇怪的是，我的傳送程式再也收不到來自接收ser的任何資訊。後來仔細翻UNP，發現上面說“目的地為為這個已連線UDP套接字的本地協議地址，發源地卻不是該套接字早先connect到的協議地址的資料報，不會投遞到該套接字，這樣就限制了已連線套接字能且僅能與一個對端交換資料”。這個事實印證了這個說法。udp呼叫connect()需要付出這樣的代價。

bind()以及REUSE_ADDR、REUSE_PORT功能

見下，非常詳細

有待解決

此次試驗在一臺機子上進行，多播試驗，傳送端未做特殊設定，接收端設定IP_ADD_MEMBERSHIP。一開始觀察到傳送程序未bind()時，接收可以收到資料，但是卻顯示源地址是0.0.0.0。後傳送端加上bind(),接收端依舊顯示源地址是0.0.0.0。

後改變接收端設定，變為IP_ADD_SOURCE_MEMBERSHIP,並填上多播的源地址192.168.1.136。此時再測試，發現接收端依舊顯示源地址是0.0.0.0。後發現當第二次啟動傳送端程式傳送多播時，接收端顯示源地址是192.168.1.136。於是我修改傳送端程式，讓他不再recv 接收端的回覆，而是隻傳送資料。我發現第一次發生資料時，接收端總是不能得到傳送端的源地址，但是第二次傳送資料後，接收端就能知道源地址了。

TCP

三路握手

1. tcp的穩定連線靠的是三路握手，而三路握手由connect(),accept()完成
2. 伺服器必須準備好接受外來的連線，這通常通過呼叫socket,bind,listen來完成
3. 客戶通過呼叫connect發起主動連線，這導致客戶傳送一個syn分節，它告訴伺服器客戶將傳送的資料的初始序列號。
4. 伺服器則必須確認這個SYN，併發送ACK，同時自己也要傳送一個SYN，這個SYn含有伺服器傳送資料的初始序列號，當這個ACK/SYN到達客戶端時，connect()返回
5. 客戶傳送對伺服器發來的SYN的ACK，伺服器收到這個ack後即從accept返回
6. 三路握手完成

TCP連線終止

1. TCP終止一個連結需要4個分節，因為終止是雙邊的，每一邊兩個分節，也就是說TCP可以存在半關閉狀態
2. 某程序先呼叫close(),他是主動關閉方，它將傳送一個fin分節，這僅僅表示這個程序告訴對方他的資料已經發送完畢，不代表這個程序不能繼續收資料
3. 若另外一邊也認為他的資料傳送完畢，則也會呼叫close()傳送fin分節
4. 每個fin分節都需要被ACK

TIME_WAIT

1. TIME_WAIT是主動執行關閉的那端的最後一個網路狀態。停留在這個狀態的時間是2MSL
2. 這個狀態存在有兩個必要的理由，可靠的實現全雙工連線的終止，讓老的分組在網路中消逝
3. 對於第一個理由，假設主動發起關閉的那端在收到被動關閉端來的fin後，傳送對這個fin的ACK,然而這個ACK丟失了。則被動關閉方會重傳一個FIN，這時，若是沒有TIME_WAIT狀態，主動關閉方在發完最後一個ACK後就不再維護狀態資訊，則此時被動關閉方重發的FIN到達，則主動關閉方將對這個FIN分節迴應一個RST，這將被被動關閉方解釋為一個錯誤。
4. 對於第二個理由，若是一個連結終止後，但是網路上還有這個連結沒有到達的分組，此時若是快速的啟動一個新的連結，他的ip和port都和舊的一樣，那萬一這個舊的分組在此時到達，則會被新的連線誤收。所以為了讓舊的分組消逝，有必要等待一個較長的時間。

bind()

如果SO_REUSEADDR選項沒有被設定，處於TIME_WAIT階段的socket任然被認為是繫結在原來那個地址和埠上的。直到該socket被完全關閉之前（結束TIME_WAIT階段），任何其他企圖將一個新socket繫結該該地址埠對的操作都無法成功。這一等待的過程可能和延遲等待的時間一樣長。所以我們並不能馬上將一個新的socket繫結到一個剛剛被關閉的socket對應的地址埠對上。在大多數情況下這種操作都會失敗。

然而，如果我們在新的socket上設定了SO_REUSEADDR選項，如果此時有另一個socket繫結在當前的地址埠對且處於TIME_WAIT階段，那麼這個已存在的繫結關係將會被忽略。事實上處於TIME_WAIT階段的socket已經是半關閉的狀態，將一個新的socket繫結在這個地址埠對上不會有任何問題。這樣的話原來繫結在這個埠上的socket一般不會對新的socket產生影響。但需要注意的是，在某些時候，將一個新的socket繫結在一個處於TIME_WAIT階段但仍在工作的socket所對應的地址埠對會產生一些我們並不想要的，無法預料的負面影響。但這個問題超過了本文的討論範圍。而且幸運的是這些負面影響在實踐中很少見到。