1、TCP/IP協議組

TCP/IP協議（傳輸控制協議）由網路層的IP協議和傳輸層的TCP協議組成。

• IP層負責網路主機的定位，資料傳輸的路由，由IP地址可以唯一的確定Internet上的一臺主機。
• TCP層負責面向應用的可靠的或非可靠的資料傳輸機制，這是網路程式設計的主要物件。

TCP/IP是個協議組，可分為三個層次：網路層、傳輸層和應用層：

• 網路層：IP協議、ICMP協議、ARP協議、RARP協議和BOOTP協議；
• 傳輸層：TCP協議與UDP協議；
• 應用層：FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等協議；

2、TCP特點：

• TCP是面向連線的協議，通過三次握手建立連線，通訊完成時要拆除連線，由於TCP是面向連線協議，所以只能用於點對點的通訊。而且建立連線也需要消耗時間和開銷。
• TCP傳輸資料無大小限制，進行大資料傳輸。
• TCP是一個可靠的協議，它能保證接收方能夠完整正確地接收到傳送方傳送的全部資料。

TCP是一種面向連線的保證可靠傳輸的協議。通過TCP協議傳輸，得到的是一個順序的無差錯的資料流。傳送方和接收方的成對的兩個socket之間必須建立連線，以便在TCP協議的基礎上進行通訊，當一個socket（通常都是server socket）等待建立連線時，另一個socket可以要求進行連線，一旦這兩個socket連線起來，它們就可以進行雙向資料傳輸，雙方都可以進行傳送或接收操作。

3、HTTP

HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用，HTTP連線使用的是“請求—響應”的方式，不僅在請求時需要先建立TCP連線，而且需要客戶端向伺服器發出請求後，請求中包含請求方法、URI、協議版本以及相關的MIME樣式的訊息，伺服器端才能回覆資料，包含訊息的協議版本、一個成功和失敗碼以及相關的MIME式樣的訊息。在請求結束後，會主動釋放連線。從建立連線到關閉連線的過程稱為“一次連線”。
由於HTTP在每次請求結束後都會主動釋放連線，因此HTTP連線是一種“短連線”，要保持客戶端程式的線上狀態，需要不斷地向伺服器發起連線請求。通常的做法是即時不需要獲得任何資料，客戶端也保持每隔一段固定的時間向伺服器傳送一次“保持連線”的請求，伺服器在收到該請求後對客戶端進行回覆，表明知道客戶端“線上”。若伺服器長時間無法收到客戶端的請求，則認為客戶端“下線”，若客戶端長時間無法收到伺服器的回覆，則認為網路已經斷開。

結論：HTTP是應用層協議，其傳輸都是被包裝成TCP協議傳輸。可以用SOCKET實現HTTP。SOCKET是實現傳輸層協議的一種程式設計API，可以是TCP，也可以是UDP。

4、Socket

Socket通常也稱作”套接字“，用於描述IP地址和埠，是一個通訊鏈的控制代碼。網路上的兩個程式通過一個雙向的通訊連線實現資料的交換，這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket，一個Socket由一個IP地址和一個埠號唯一確定。應用程式通常通過”套接字”向網路發出請求或者應答網路請求。Socket是TCP/IP協議的一個十分流行的程式設計介面，但是，Socket所支援的協議種類也不光TCP/IP一種，因此兩者之間是沒有必然聯絡的。

1、套接字（socket）概念：

套接字（socket）是通訊的基石，是支援TCP/IP協議的網路通訊的基本操作單元。它是網路通訊過程中端點的抽象表示，包含進行網路通訊必須的五種資訊：連線使用的協議，本地主機的IP地址，本地程序的協議埠，遠地主機的IP地址，遠地程序的協議埠。

簡單地說，套接字就是網路程序的ID，網路通訊歸根到底是程序的通訊，在網路中，每個節點有一個網路地址（即IP地址），兩個程序通訊時，首先要確定各自所在網路節點的網路地址，但是，網路地址只能確定程序所在的計算機，而一臺計算機上可能同時有多個網路程序，還不能確定到底是其中的哪個程序，由此套接字中還要有其他的資訊，那就是埠號（Port），在一臺計算機中，一個埠一次只能分配給一個程序，即埠號與程序是一一對應的關係，所以，埠號和網路地址就能唯一地確定Internet中的一個網路程序。可以認為：套接字=網路地址+埠號。

2、Socket通訊過程：

服務端監聽某個埠是否有連線請求，客戶端向服務端傳送連線請求，服務端收到連線請求向客戶端發出接收訊息，這樣一個連線就建立起來了。客戶端和服務端都可以相互發送訊息與對方進行通訊。

3、建立socket連線：

建立Socket連線至少需要一對套接字，其中一個運行於客戶端，稱為ClientSocket ，另一個運行於伺服器端，稱為ServerSocket。

4、套接字之間的連線過程分為三個步驟：伺服器監聽，客戶端請求，連線確認。

• 伺服器監聽：伺服器端套接字並不定位具體的客戶端套接字，而是處於等待連線的狀態，實時監控網路狀態，等待客戶端的連線請求；
• 客戶端請求：指客戶端的套接字提出連線請求，要連線的目標是伺服器端的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連線的伺服器的套接字，指出伺服器端套接字的地址和埠號，然後就向伺服器端套接字提出連線請求。
• 連線確認：當伺服器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的連線請求時，就響應客戶端套接字的請求，建立一個新的執行緒，把伺服器端套接字的描述發給客戶端，一旦客戶端確認了此描述，雙方就正式建立連線。而伺服器端套接字繼續處於監聽狀態，繼續接收其他客戶端套接字的連線請求。

5、一個伺服器如何為多個客戶端併發服務

應用層通過傳輸層進行資料通訊時，TCP會遇到同時為多個應用程式程序提供併發服務的問題。多個TCP連線或多個應用程式程序可能需要通過同一個TCP協議埠傳輸資料。為了區別不同的應用程式程序和連線，許多計算機作業系統為應用程式與TCP／IP協議互動提供了套接字(Socket)介面。應用層可以和傳輸層通過Socket介面，區分來自不同應用程式程序或網路連線的通訊，實現資料傳輸的併發服務。

6、SOCKET連線與TCP連線

• 建立Socket連線時，可以指定使用的傳輸層協議，Socket可以支援不同的傳輸層協議（TCP或UDP），當使用TCP協議進行連線時，該Socket連線就是一個TCP連線。
• Socket是應用層與TCP/IP協議族通訊的中間軟體抽象層，它是一組介面。在設計模式中，Socket其實就是一個門面模式，它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket介面後面，對使用者來說，一組簡單的介面就是全部，讓Socket去組織資料，以符合指定的協議。

【適用情況】
很多情況下，需要伺服器端主動向客戶端推送資料，保持客戶端與伺服器資料的實時與同步。此時若雙方建立的是Socket連線，伺服器就可以直接將資料傳送給客戶端；

5、多執行緒雙向通訊在OpenWrt上的實現

注意：使用多執行緒連結庫時，OpenWrt的Makefile檔案的編寫注意事項，請參考 此處

有關socket程式設計用到函式請參考 socket

1、TCP程式設計的客戶端一般步驟：

1、建立一個socket，用函式socket()；
2、設定socket屬性，用函式setsockopt()；* 可選；
3、繫結IP地址、埠等資訊到socket上，用函式bind()；* 可選；
4、設定要連線的對方的IP地址和埠等屬性；
5、連線伺服器，用函式connect()；
6、收發資料，用函式send()和recv()，或者read()和write()；
7、關閉網路連線；

2、TCP程式設計的伺服器端一般步驟：

1、建立一個socket，用函式socket()；
2、設定socket屬性，用函式setsockopt()； * 可選；
3、繫結IP地址、埠等資訊到socket上，用函式bind()；
4、開啟監聽，用函式listen()；
5、接收客戶端上來的連線，用函式accept()；
6、收發資料，用函式send()和recv()，或者read()和write()；
7、關閉網路連線；
8、關閉監聽；

3、客戶端原始碼（thread_tcpclient.c）：
功能介紹：
1、主執行緒裡用於接收伺服器發來的資料，子執行緒 ntid 用於掃描鍵盤輸入，併發送給伺服器端，實現雙向通訊。
2、通過傳送字元 ‘p’ 到伺服器端，伺服器的接收子執行緒返回，並停止伺服器的傳送，進入監聽狀態。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>

#define PORT 8082
#define MAXBUF 512

char send_buf[MAXBUF+1];
void *thread(void *x)  
{  
    int new_fd = *((int*)x);
    while(1)
    {
        bzero(send_buf, MAXBUF + 1);
        scanf("%s",send_buf);
        send(new_fd, send_buf, strlen(send_buf), 0); //第 4 步 向套接字中寫入字串
    }
    return NULL;  
} 

char recv_buf[MAXBUF+1];
int main()
{
   int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//第 1 步 建立一個體套接字
   struct sockaddr_in svraddr;//第 2 步 設定 addr 結構體
   svraddr.sin_family=AF_INET;//使用 internet 協議
   svraddr.sin_port=htons(PORT);
   inet_aton("192.168.10.1",&svraddr.sin_addr);
   connect(sockfd,(struct sockaddr*)&svraddr,sizeof(svraddr));//第 3 步 連線伺服器

   pthread_t ntid;
   pthread_create(&ntid,NULL,thread,&sockfd);

   while(1)
   {
     bzero(recv_buf, MAXBUF + 1);/* 接收對方發過來的訊息，最多接收 MAXBUF 個位元組 */
     int len = recv(sockfd, recv_buf, MAXBUF, 0);/* 接收伺服器來的訊息 */
     if(len > 0)
        printf("接收訊息成功:'%s'，共%d個位元組的資料\n", recv_buf, len);
     else
        printf("訊息接收失敗！錯誤程式碼是%d，錯誤資訊是'%s'\n", errno, strerror(errno));
   }
 /* 關閉連線 */
 close(sockfd);
 return 0;
}

4、伺服器端原始碼（thread_tcpserver.c）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>

#define PORT 8082
#define MAXBUF 512

char recv_buf[MAXBUF+1];
char link_state=1;
void* fun(void* x)
{
   //printf("enter thread!\r\n");
   pthread_detach(pthread_self());//非阻塞
   int new_fd=*((int*)x);
   while(1)
   {
     bzero(recv_buf, MAXBUF + 1);
     int len = recv(new_fd, recv_buf, MAXBUF, 0);
     if(recv_buf[0] == 'p')
     {
        link_state = 0;
        printf("------------客戶端要斷開！伺服器別再發了！----------\r\n");
        break;
     }
   }
   return NULL;
}

char send_buf[MAXBUF+1];
int newfd;
int inewfd=0;
int main()
{
   int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//第 1 步 建立套接字
   struct sockaddr_in svraddr;//第 2 步 設定地址結構體
   svraddr.sin_family=AF_INET;//使用 internet 協議
   svraddr.sin_port=htons(PORT);
   inet_aton("0.0.0.0",&svraddr.sin_addr);
   int ret=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&svraddr,sizeof(svraddr));//第 3 步 繫結
   if(ret<0)
   {
    printf("error bind!\r\n");
    exit(-1);
   }
   listen(sockfd,2);//第 4 步 監聽，最多兩個client
   while(1)
   {
     newfd=accept(sockfd,NULL,NULL); //第 5 步 接收
     pthread_t ntid;
     pthread_create(&ntid,NULL,fun,&newfd); 
     while(1)
     {
        if(link_state == 0)
            break;
        bzero(send_buf, MAXBUF + 1);
        strcpy(send_buf, "hello,my client!\n");
        int len = send(newfd, send_buf, strlen(send_buf), 0);//發訊息給客戶端
        if(len < 0) 
            printf("訊息傳送失敗！錯誤程式碼是%d，錯誤資訊是'%s'\n", errno, strerror(errno));
         else 
            printf("訊息傳送成功，共傳送了%d個位元組！\n", len);
        sleep(1);
     }
     link_state = 1;
   }
 /* 關閉連線 */
 close(sockfd);
 return 0;
}

由於篇幅有限，有關多執行緒的知識將在下次部落格中介紹。

                                                                 @本文作者：LeatherWang