# iOS中Socket开发--TCP篇
1.Socket简介
Socket
百度百科:
网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。
Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电， 有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。
图说Socket
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。
2.TCP和UDP的区别
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。
区别
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。
3.TCP的三次握手和四次挥手
TCP创建过程和连接拆除过程是由TCP/IP协议栈自动创建的。在此通过讲解过程，期望能对TCP底层的运行机制的理解有所帮助。
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。
了解一下几个标识，SYN（synchronous），同步标识，ACK (Acknowledgement），即确认标识，seq应该是Sequence Number，序列号的意思，另外还有四次挥手的fin，应该是final，表示结束标识。
第一次握手：客户端发送一个TCP的SYN标识位置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标识位和ACK标识位均为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标识位为0，ACK标识位为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的四次挥手
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。
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。
5.TCP的Socket具体实现
iOS提供了Socket网络编程的接口CFSocket，不过这里使用BSD Socket。
基本TCP客户—服务器程序设计基本框架
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。
Socket调用的主要库函数
创建套接字
Socket(af, type, protocol)
建立地址和套签字的练习
bind(sockid, local addr, addrlen)
服务器端监听客户端的请求
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
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
newsockid = accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)
发送/接收数据
面向对象
send(sockid, buff, bufflen)
recv()
面向无连接
sendto(sockid, buff, ..., addrlen)
recvform()
释放嵌套字
close(socked)
TCP下Socket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。
服务器参考代码：
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <sys/socket.h>
#import <netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
int err = 0;
int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
BOOL success = (fd != -1);
// 第一次握手
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);
}
// 第二次握手
if (success) {
NSLog(@"bind(绑定) success");
err = listen(fd, 5);//开始监听
success = (err == 0);
}
// 第三次握手
if (success) {
NSLog(@"listen success");
while (true) {
struct sockaddr_in peeraddr;
int peerfd;
socklen_t addrLen;
addrLen = sizeof(peeraddr);
NSLog(@"prepare accept");
peerfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &addrLen);
success = (peerfd != -1);
if (success) {
NSLog(@"accept success,remote address:%s,port:%d",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
char buf[1024];
ssize_t count;
size_t len = sizeof(buf);
do {
count=recv(peerfd, buf, len, 0);
NSString* str = [NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"%@",str);
} while (strcmp(buf, "exit") != 0);
}
// 关闭
close(peerfd);
}
}
}
return 0;
}
客户端参考代码
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <sys/socket.h>
#import <netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
int err;
int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
BOOL success = (fd != -1);
struct sockaddr_in addr;
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));
success=(err==0);
}
if (success) {
struct sockaddr_in peeraddr;
memset(&peeraddr, 0, sizeof(peeraddr));
peeraddr.sin_len = sizeof(peeraddr);
peeraddr.sin_family = AF_INET;
peeraddr.sin_port = htons(1024);
// peeraddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
peeraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.10.120");
// 这个地址是服务器的地址，
socklen_t addrLen;
addrLen = sizeof(peeraddr);
NSLog(@"connecting");
err = connect(fd, (struct sockaddr *)&peeraddr, addrLen);
success = (err == 0);
if (success) {
// struct sockaddr_in addr;
err = getsockname(fd, (struct sockaddr *)&addr, &addrLen);
success = (err == 0);
if (success) {
NSLog(@"connect success,local address:%s,port:%d",inet_ntoa(addr.sin_addr), ntohs(addr.sin_port));
char buf[1024];
do {
printf("input message:");
scanf("%s", buf);
send(fd, buf, 1024, 0);
} while (strcmp(buf, "exit") != 0);
}
}
else{
NSLog(@"connect failed");
}
}
}
return 0;
}
