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即时通讯之socket开发(一)

即时通讯之socket开发(一)

作者: 小歪子go | 来源:发表于2017-12-02 15:06 被阅读0次
    一、网络各个协议:TCP/IP、SOCKET、HTTP等

    网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

    其中物理层、数据链路层和网络层通常被称作媒体层,是网络工程师所研究的对象;

    传输层、会话层、表示层和应用层则被称作主机层,是用户所面向和关心的内容。

    http协议对应于应用层

    tcp协议对应于传输层

    ip协议对应于网络层

    三者本质上没有可比性。 何况HTTP协议是基于TCP连接的。

    TCP/IP是传输层协议,主要解决数据如何在网络中传输;而HTTP是应用层协议,主要解决如何包装数据。

    我们在传输数据时,可以只使用传输层(TCP/IP),但是那样的话,由于没有应用层,便无法识别数据内容,如果想要使传输的数据有意义,则必须使用应用层 协议,应用层协议很多,有HTTP、FTP、TELNET等等,也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP作传输层协议,以封装HTTP文本信息,然后使用TCP/IP做传输层协议将它发送到网络上。Socket是对TCP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口(API),通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。

    二、Http和Socket连接区别

    2.1、TCP连接

    要想明白Socket连接,先要明白TCP连接。手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议,可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口,使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

    建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”:

    第一次握手:客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;

    第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

    第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

    握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下,TCP连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,TCP连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求,断开过程需要经过“四次握手”(过程就不细写

    了,就是服务器和客户端交互,最终确定断开)

    2.2、HTTP连接

    HTTP协议即超文本传送协议(HypertextTransferProtocol )是Web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

    HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应,在请求结束后,会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

    1)在HTTP 1.0中,客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接,在处理完本次请求后,就自动释放连接。

    2)在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求,并且多个请求可以重叠进行,不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。

    由于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接,因此HTTP连接是一种“短连接”,要保持客户端程序的在线状态,需要不断地向服务器发起连接请求。通常的

    做法是即时不需要获得任何数据,客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求,服务器在收到该请求后对客户端进行回复,表明知道客户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求,则认为客户端“下线”,若客户端长时间无法收到服务器的回复,则认为网络已经断开。

    三、SOCKET原理

    3.1、套接字(socket)概念

    套接字(socket)是通信的基石,是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示,包含进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远地主机的IP地址,远地进程的协议端口。

    应用层通过传输层进行数据通信时,TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口,区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信,实现数据传输的并发服务。

    3.2 、建立socket连接

    建立Socket连接至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,称为ClientSocket,另一个运行于服务器端,称为ServerSocket。

    套接字之间的连接过程分为三个步骤:服务器监听,客户端请求,连接确认。

    服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。

    客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。

    连接确认:当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。

    3.3、SOCKET连接与TCP连接

    创建Socket连接时,可以指定使用的传输层协议,Socket可以支持不同的传输层协议(TCP或UDP),当使用TCP协议进行连接时,该Socket连接就是一个TCP连接。

    3.4、Socket连接与HTTP连接

    由于通常情况下Socket连接就是TCP连接,因此Socket连接一旦建立,通信双方即可开始相互发送数据内容,直到双方连接断开。但在实际网络应用中,客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点,例如路由器、网关、防火墙等,大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致Socket 连接断连,因此需要通过轮询告诉网络,该连接处于活跃状态。而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式,不仅在请求时需要先建立连接,而且需要客户端向服务器发出请求后,服务器端才能回复数据。很多情况下,需要服务器端主动向客户端推送数据,保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接,服务器就可以直接将数据传送给客户端;若双方建立的是HTTP连接,则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端,因此,客户端定时向服务器端发送连接请求,不仅可以保持在线,同时也是在“询问”服务器是否有新的数据,如果有就将数据传给客户端。这里我们使用Socket实现一个聊天室的功能,关于服务器这里的就不介绍了

    示意图
    示意图
    注意 :

    服务器返回数据不一定是一次性就返回完的,可能是一点一点的返回的,所以我们接受数据时需要创建一个循环,循环的去接受服务器每次返回到客户端的数据.
    当最后一次返回数据为0时,说明数据已经返回完成了.
    使用Socket就不需要设置ATS.因为Socket是底层的实现.

    socket使用步骤

    1.创建客户端Socket.
    2.连接到服务器Socket.
    3.客户端Socket发送数据到服务器Socket.
    4.客户端Socket接收服务器返回的数据.
    5.关闭客户端Socket.

    #import "ViewController.h"
    #import <sys/socket.h>
    #import <netinet/in.h>
    #import <arpa/inet.h>
    
    @interface ViewController ()
    
    @end
    
    @implementation ViewController
    
    - (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
    
        // 1.创建客户端Socket
        /**
         参数
         参数1 : domain,协议域/协议簇,AF_INET(IPV4的网络开发)
         参数2 : type,Socket类型,SOCK_STREAM(TCP)/SOCK_DGRAM(UDP,报文)
         参数3 : protocol,IPPROTO_TCP,协议,如果输入0,可以根据第二个参数,自动选择协议
    
         返回值
         int类型,如果 > 0 就表示创建客户端Socket成功,返回socket
         */
        int clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (clientSocket > 0) {
            NSLog(@"创建客户端Socket成功");
        }
    
        // 2.客户端Socket连接到服务器Socket
        /**
         参数
         参数1 :  客户端socket
         参数2 :  指向数据结构sockaddr的指针,其中包括目的端口和IP地址
                 服务器的"结构体"地址
                 提示:C 语言中没有对象
         参数3 :  结构体数据长度
    
         返回值
             0 成功/其他 错误代号,(不是非0即真)
         */
    
        struct sockaddr_in addr;
        addr.sin_family = AF_INET;
        addr.sin_port = htons(80);
        addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("119.75.217.109");
    
        int isConnected = connect(clientSocket, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
        if (isConnected == 0) {
            NSLog(@"连接到服务器成功");
        }
    
        // 3.客户端Socket向服务器Socket发送请求
        /**
         参数
         参数1 : 客户端socket
         参数2 : 发送内容地址 void * == id
         参数3 : 发送内容长度
         参数4 : 发送方式标志,一般为0
    
         返回值
         如果成功,则返回发送的字节数,失败则返回SOCKET_ERROR
         */
    
        NSString *sendMsg = @"GET / HTTP/1.1\r\n"
                            "Host: www.baidu.com\r\n"
                            "User-Agent: iphone\r\n"
                            "Connection: close\r\n\r\n"
                            ;
    
        ssize_t sendCount = send(clientSocket, sendMsg.UTF8String, strlen(sendMsg.UTF8String), 0);
        NSLog(@"发送字符数 %ld",sendCount);
    
        // 4.客户端Socket接收服务器Socket发送的数据(响应)
        /**
         参数
         参数1 : 客户端socket
         参数2 : 接收内容缓冲区地址
         参数3 : 接收内容缓存区长度
         参数4 : 接收方式,0表示阻塞,必须等待服务器返回数据
    
         返回值
         如果成功,则返回读入的字节数,失败则返回SOCKET_ERROR
    
         提示 : 服务器发送给客户端数据时,是一点一点发送的
         提示 : 当服务器把数据都发送完了以后,再次发送时,只发送0字节,
         */
    
        // 创建接收服务器发送的数据的容器 / 缓冲区 ,并且指定了容量
        uint8_t buffer[1024];
        // 需要创建一个容器
        NSMutableData *dataM = [NSMutableData data];
    
        // 循环的接收服务器发送的数据
        ssize_t recvCount = -1;
        while (recvCount != 0) {
            // 值接收了一次
            recvCount = recv(clientSocket, buffer, sizeof(buffer), 0);
            NSLog(@"接收的内容数 %ld",recvCount);
            [dataM appendBytes:buffer length:recvCount];
        }
        NSString *html = [[NSString alloc] initWithData:dataM encoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSLog(@"%@",html);
    
        // 5.关闭Socket
        close(clientSocket);
    }
    @end
    

    后面我将介绍我深入了解过得和用过的一些socket框架。

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