LINUX-C編程網(wǎng)絡(luò)編程課件

LINUXC編程1精選2021版課件套接字與網(wǎng)絡(luò)編程TCP/IP協(xié)議簡(jiǎn)介Socket編程2精選2021版課件專門用于為用戶提供應(yīng)用服務(wù)(ftp,telnet,Smtp..)?TCP/IP參考模型應(yīng)用層傳輸層互聯(lián)網(wǎng)層網(wǎng)絡(luò)接口層管理連接中端到端通信的協(xié)議層，定義了TCP(傳輸控制協(xié)議)，UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)，并提出了port的概念。主要實(shí)現(xiàn)將上層傳下來(lái)的數(shù)據(jù)包封裝成底層物理網(wǎng)絡(luò)支持的數(shù)據(jù)格式，并轉(zhuǎn)化成真正的電氣信號(hào)在物理網(wǎng)絡(luò)上傳輸。最重要的概念I(lǐng)P協(xié)議，即對(duì)IP地址進(jìn)行了分組。3精選2021版課件網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中一些術(shù)語(yǔ)>面向連接(Connection-oriented)的協(xié)議有兩個(gè)端點(diǎn)，在通信之前必須建立連接。>協(xié)議提供了順序性(sequencing),保證數(shù)據(jù)按照發(fā)送的順序到達(dá)目的地。>協(xié)議提供了錯(cuò)誤控制(errorcontrol),可以自動(dòng)丟棄損壞的消息，然后安排重新發(fā)送數(shù)據(jù)。>流(stream)協(xié)議僅僅識(shí)別字節(jié)邊界，也就是說(shuō)一個(gè)字節(jié)的序列可以被分割成片，然后發(fā)送出去，但是接收到的數(shù)據(jù)仍然是原數(shù)據(jù)。>基于包(Packet-based)協(xié)議處理數(shù)據(jù)包，保持包邊界向接收者發(fā)送整個(gè)包。UDP(數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議datagram)協(xié)議是基于包協(xié)議，TCP協(xié)議是基于流協(xié)議的，不僅提供順序性，而且提供了錯(cuò)誤控制。4精選2021版課件Linux中的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用戶進(jìn)程套接字接口網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是進(jìn)程與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的接口中。在Linux中socket屬于文件系統(tǒng)的一部分，網(wǎng)絡(luò)通信可以看成對(duì)文件的讀取。在一個(gè)通信連接中的兩端通信程序各自有一個(gè)套接字來(lái)描述自己那一端。5精選2021版課件Socket編程套接字與文件描述字相同點(diǎn)：像文件描述字一樣，套接字也使用read,write來(lái)讀寫數(shù)據(jù)。不同點(diǎn)：套接字除了有一個(gè)地址以外，還包含3個(gè)屬性—域、類型和協(xié)議。6精選2021版課件Socket編程相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1Structsockaddr:保存著套接字的地址信息Structsockaddr{Unsignedshortsa_family;//地址族Charsa_data[14];//套接字實(shí)際的地址數(shù)據(jù)(目的地址及端口)?}每種協(xié)議都有自己的網(wǎng)絡(luò)地址的定義，套接字API必須對(duì)這些不同的地址定義進(jìn)行抽象。7精選2021版課件Socket編程Socket編程相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1協(xié)議和地址族業(yè)余無(wú)線電使用NetRomPF_NETROMAF_NETROMAppleTalkDDSPF_APPLETALKAF_APPLETAlKNovell的IPXPF_IPXAF_IPX業(yè)余無(wú)線電使用AX.25PF_AX25AF_AX25TCP/IP(ipv6)?PF_INET6AF_INET6TCP/IP(ipv4)?PF_INETAF_INETUnix域PF_UNIXAF_UNIX協(xié)議描述協(xié)議地址8精選2021版課件Internet通信域套接字地址結(jié)構(gòu)sockaddr_in

structsockaddr_in

{

shortintsin_family;//地址族

unsignedshortintsin_port;//端口號(hào)

structin_addrsin_addr;//IP地址

charsin_zero[8];//填充0以保持與structsockaddr同樣大小,這樣一個(gè)指向sockaddr_in數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針可以強(qiáng)行轉(zhuǎn)換為一個(gè)指向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)sockaddr的指針。}//端口號(hào)以及Internet地址使用的是網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序，需要通過(guò)特殊函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換

Socket編程Socket編程相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)29精選2021版課件Socket編程網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通常是異構(gòu)的，它包含大量不同種類的計(jì)算機(jī)及體系結(jié)構(gòu)。在體系結(jié)構(gòu)上最大的區(qū)別就是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式。常見的方式有兩種，大尾端(把最高位的字節(jié)存放在最低的硬件地址上)和小尾端(反之)。TCP/IP協(xié)議使用大尾端，而所有的intel和intel兼容的處理器都采用小尾端字節(jié)存儲(chǔ)順序。因此在網(wǎng)絡(luò)上傳輸多字節(jié)數(shù)據(jù)的順序被稱為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序。幾個(gè)字節(jié)順序轉(zhuǎn)換函數(shù)：Htons:”HostToNetworkShort”,主機(jī)地址->網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序Htonl:”HostToNetworkLong”,主機(jī)地址->網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序(長(zhǎng)型)，此長(zhǎng)型非C語(yǔ)言中的long，詳見函數(shù)原型。ntohs:”Network

To

HostShort”,網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序->主機(jī)地址ntohl:”Network

To

Hostlong”,網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序->主機(jī)地址(長(zhǎng)型)?10精選2021版課件獲取服務(wù)器和客戶端主機(jī)信息#include<netdb.h>Structhostent*gethostbyname(constchar*hostname);//將機(jī)器名()轉(zhuǎn)換為一個(gè)hostent的結(jié)構(gòu)指針，在這個(gè)結(jié)構(gòu)里保存域名的地址信息。Structhostent*gethostbyaddr(constchar*addr,intlen,inttype);將一個(gè)32位的IP地址(C0A80001)轉(zhuǎn)換為一個(gè)hostent的結(jié)構(gòu)指針，在這個(gè)結(jié)構(gòu)里保存域名的地址信息。Ip地址和域名的轉(zhuǎn)換Structhostent{ char*h_name;//主機(jī)的正式名字(域名)? char*h_aliases;//主機(jī)的別名 inth_addrtype;//主機(jī)的地址類型(如AF_INET)? inth_lengh;//主機(jī)的地址長(zhǎng)度，對(duì)于IPV4為說(shuō)是4個(gè)字節(jié)其32位 char**h_addr_list;//主機(jī)的IP地址列表}#defineh_addrh_addr_list[0]//主機(jī)的第一個(gè)IP地址11精選2021版課件獲取服務(wù)器和客戶端主機(jī)信息#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>Intinet_aton(constchar*cp,structin_addr*inp)?char*inet_ntoa(structin_addrin)?//網(wǎng)絡(luò)上的IP地址都是由“點(diǎn)分十進(jìn)制”(“”)方式表示,在structin_addr結(jié)構(gòu)中采用的是32位的IP地址，“”實(shí)際表示為32位的IP地址應(yīng)該為C0A80100。a代表”ascii”,n代表”network”。Inet_aton()將a.b.c.d的IP轉(zhuǎn)換為32位的IP地址，并存儲(chǔ)在inp指針?biāo)赶虻牡刂防铮籌net_ntoa()將32位的IP地址轉(zhuǎn)換為”a.b.c.d”的字符串格式。字符串的IP地址與32位的IP地址的轉(zhuǎn)換12精選2021版課件獲取服務(wù)器和客戶端主機(jī)信息字符串的IP地址與32位的IP地址的轉(zhuǎn)換13精選2021版課件獲取服務(wù)器和客戶端主機(jī)信息#include<unistd.h>structhostent*gethostbyname(constchar*hostname);域名---IP轉(zhuǎn)換structhostent*gethostbyaddr(constchar*hostname);IP—域名轉(zhuǎn)換獲取主機(jī)信息的函數(shù)14精選2021版課件Socket編程基于TCP即面向連接的通信數(shù)據(jù)流15精選2021版課件#include<sys/socket.h>#include<sys/types.h>intsocket(intdomain，inttype，intprotocol)?函數(shù)說(shuō)明：創(chuàng)建一個(gè)套接字描述符，如果失敗返回-1.domain為地址族AF_XXX，type為套接字類型，SOCK_STREAM(TCP),SOCK_DGRAM(UDP),SOCK_RAW（IP、ICMP）；protocol指定協(xié)議0為自動(dòng)選擇。(第一步)創(chuàng)建套接字以獲得文件描述符Socket編程(采用客戶端/服務(wù)器端模工作)?16精選2021版課件#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>intbind(intsockfd,structsockaddr*my_addr,intaddrlen);函數(shù)說(shuō)明：成功返回0，如果失敗返回-1sockfd:由socket()調(diào)用返回的文件描述符myaddr:指向sockaddr的指針，由于系統(tǒng)兼容性問(wèn)題，一般使用structsockaddr_in代替。addrlen:sockaddr結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度Socket編程步驟(第二步)建立連接，將套接字與本地計(jì)算機(jī)的地址綁定在一起17精選2021版課件Socket編程#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#defineMYPORT3333//最好選擇1024以后的端口Main(){Intsockfd;Structsockaddr_inmy_addr;//通常情況下使用sockaddr_in結(jié)構(gòu)Sockfd=socket(AF_INET,SOCKET_STREAM,0);my_addr.sin_family=AF_INET;my_addr.sin_port=htons(MYPORT);//或者設(shè)置為零也可，內(nèi)核會(huì)自動(dòng)分配一個(gè)未使用的端口My_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(“25”);//寫法二My_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);非指定地址被包含在常量INADDR_ANY中Bzero(&(my_addr.sin_zero),8);Bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(structsockaddr));…….}將套接字與本地計(jì)算機(jī)的某個(gè)端口綁定在一起(示范如何使用bind)?intopt=1;setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));18精選2021版課件在套接字被綁定到地址后，進(jìn)程通過(guò)調(diào)用listen(),來(lái)告訴系統(tǒng)它愿意讓其它進(jìn)程與該套接字建立連接。intlisten(intsockfd,intbacklog);

sockfd:bind()后的文件描述符。Backlog:等待聯(lián)機(jī)隊(duì)列的大小，等待中而未被accept()的聯(lián)機(jī)請(qǐng)求被放在隊(duì)列，當(dāng)隊(duì)列滿了就無(wú)法再接受聯(lián)機(jī)請(qǐng)求，client會(huì)收到connectionrefused的錯(cuò)誤。執(zhí)行成功返回0，失敗為－1。Socket編程步驟(第三步)等待client聯(lián)機(jī)請(qǐng)求19精選2021版課件intaccept(intsockfd,structsockaddr*addr,int*addrlen)?Sockfd:是listen后的文件描述符Addr:將被client的ipaddress填充Addrlen:將被client的ipaddress的長(zhǎng)度填充成功則返回client的socket文件描述符，之后的數(shù)據(jù)傳輸就可以使用新的文件描述符。Socket編程步驟(第四步)接受client聯(lián)機(jī)請(qǐng)求連接并不是立即建立進(jìn)來(lái)的，必須通過(guò)accept()系統(tǒng)調(diào)用接收連接請(qǐng)求，新的試圖連接到已監(jiān)聽地址的連接請(qǐng)求稱為未決的連接，這個(gè)連接一直等待直到被accept()為止。20精選2021版課件Socket編程客戶端步驟intconnect(intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen)；

sockfd:socket返回的文件描述符serv_addr:指向structsockaddr的指針，保存服務(wù)器端的連接信息Addren:可以用sizeof(structsockaddr)設(shè)置成功返回0,出錯(cuò)則返回-1第一步與server端程序相同，第二步可直接使用connect與服務(wù)器連接21精選2021版課件用于建立連接后完成發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的系統(tǒng)調(diào)用(數(shù)據(jù)流套接字)?Send()和recv()函數(shù)#include<sys/socket.h>intsend(intsockfd,constvoid*msg,intlen,intflags)?Sockfd:希望進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的套接字的文件描述符Msg:指向發(fā)送數(shù)據(jù)的指針Len：希望發(fā)送的數(shù)據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度Flags:通常設(shè)置為0成開則返回實(shí)際發(fā)送字節(jié)的長(zhǎng)度，出錯(cuò)則返回-1intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags)?Buf:保存讀入信息的地址Len:表示接收buf的最大長(zhǎng)度22精選2021版課件可以使用close(intsockfd)和shutdown(intsock,inthow)來(lái)關(guān)閉連接的套接字文件描述符Shutdown中的how參數(shù)含義如下：0:代表斷開遠(yuǎn)程接收1:代表斷開遠(yuǎn)程發(fā)送2:代表斷開遠(yuǎn)程接收和發(fā)送23精選2021版課件listenfd=socket(...);bind(listenfd,...);listen(listenfd,...);while(1){ connfd=accept(listenfd,...); n=fork(); if(n==-1) { perror("calltofork"); exit(1); } elseif(n==0) { close(listen