windows网络编程第1章

Windows网络编程实用教程授课教师：职务：Windows网络编程技术湘南学院彭雅莉一.学习目的

掌握网络软件开发技术

二.总学时：64

课时安排：理论48，上机16三.理论学习内容

1windows网络编程基础

2VC++6.03基于winsock的网络编程

4单机资源共享的应用编程

5高级网络编程（MFC）四.上机实验内容(共包括8个实验，每个2个学时)实验一windAPI接口函数的应用试验实验二套基本套接字函数的应用实验三数据报套接字编程实验四流式套接字编程1实验五流式套接字编程2实验六套接字选项应用1实验七套接字选项应用2实验八实验考核参考书《windows网络编程技术》胡鸣，科学技术出版社.2008.6《精通windowssockets》孙海民，人民邮电出版社.2008.7《windows网络编程》第二版，琼斯,杨合庆译，清华大学出版社。考核方式作业考勤实验期末考核第1章Internet与网络通信模型概述课程描述

随着Internet技术的应用和普及，人类社会已经进入了信息化的网络时代。TCP/IP是Internet的通信协议，它的发展与Internet技术的普及是密不可分的。它采用信息打包的方法简化各种不同类似计算机之间的信息输入，所有接入Internet的计算机都必须支持TCP/IP协议。当然，Internet技术并不是一开始就这样成熟的，它经过了一个从无到有、从简单到完善的过程。本章介绍Internet的发展历史和现状，以及TCP/IP协议的概况和体系结构。本章知识点1.1Internet概述1.2网络通信模型和协议簇1.1Internet概述1.1.1Internet的发展历史1.1.2Internet的管理机构1.1.3国内Internet网络建设的现状1.1.1Internet的发展历史1957年，当时的苏联发射了斯普特尼克号人造地球卫星，这也是人类第一颗人造地球卫星。作为回应，美国国防部成立了高级研究计划署（ARPA），研究如何将科学技术更好地应用于军事领域。1962年，美国空军委托兰德公司的PaulBaran来研究如何在遭受核打击后保持对导弹和轰炸机的控制和指挥，建立一个在核打击下逃生的军事研究网络。这个网络必须是分散的，这样才能保证在任何一个地点被攻击后，军方都可以组织有效力量进行反击。1968年，ARPA和BBN公司签订了研发阿帕网（ARPANET）的合同。1969年，BBN公司构建了一个物理网络，把加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学等地的4台高级计算机连结起来，这也是最早的Internet的雏形了。当时的网络带宽仅为50Kbit/s。

Internet的发展历史

1968年，ARPA和BBN公司签订了研发阿帕网（ARPANET）的合同。1969年，BBN公司构建了一个物理网络，把加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学等地的4台高级计算机连结起来，这也是最早的Internet的雏形了。当时的网络带宽仅为50Kbit/s。1972年，BBN公司的RayTomlinson开发了第1个电子邮件程序。同年，高级研究计划署（ARPA）更名为美国国防高级研究计划局（DARPA）。此时，阿帕网通过网络控制协议（NCP）来传输数据，可以实现在同一网络中运行的主机间的通信。1973年，DARPA开始研发TCP/IP协议集。这个新的协议允许不同类型的计算机可以在网络中互连，并且互相通信。1974年，Internet的名词首次在传输控制协议的文档中使用。1976年，RobertM.Metcalfe博士发明了使用同轴电缆高速传输数据的以太网。Internet的发展历史1979年，北卡罗莱纳州大学的一名研究生和其他程序员一起开发了新闻组（USENET），它通常应用于电子邮件和讨论组。1981年，美国国家基金会为无法访问ARPANET的机构创建了一个56Kbit/s的骨干网络，叫做CSNET，并计划在CSNET和ARPANET之间建立连接。1983年，因特网活动委员会（IAB）成立。从1983年1月1日起，每台连接到ARPANET的计算机都必须支持TCP/IP。NCP被彻底取代，TCP/IP成为核心的Internet协议。1984年，阿帕网被拆分成两个网络，即阿帕网和军用网络（MILNET），美国国防部继续对这两个网络提供支持。阿帕网用于支持高级科研工作，而军用网络则为军方需求提供服务。1985年，美国国家科学基金会开始部署新的T1线路，并于1988年完成。1986年成立了互联网工程任务组（IETF），这是松散的、自律的、志愿的民间学术组织，其主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定。1988年，在美国国家科学基金会网络完成T1线路改造后，网络流量迅速增长，因此他们决定再次对网络进行升级。Internet的发展历史1991年，由56Kbit/s线路组成的CSNET被停止使用。美国国家科学基金会建立了一个新的网络，叫做国家研究和教育网络（NREN）。这个网络的目的是进行高速网络的研究，它并不用于商业用途，也不被用来传输大量的数据。1992年，互联网学会成立。欧洲核子研究中心（CERN）发布了万维网（World-WideWeb）的概念，并研发了早期的浏览器。1993年，美国国家科学基金会创建了国际互联网络信息中心（InterNIC），为Internet提供服务，包括目录和数据库服务、注册服务和信息服务。Internet在国内上的发展和应用1992年12月，清华大学校园网（TUNET）建成并投入使用，是中国第一个采用TCP/IP体系结构的校园网。1993年3月，中国科学院高能物理研究所接入美国斯坦福线性加速器中心（SLAC）的64Kbit/s专线正式开通。这条专线是中国部分接入Internet的第一根专线。1993年11月NCFC主干网网络开通并投入运行，并于1994年4月与美国的Internet互联成功，成为我国最早的国际互联网络。1995年1月，邮电部电信总局分别在北京、上海开通64Kbit/s专线，开始向社会提供Internet接入服务，中国互联网进入商用化阶段。在接下来的10几年间，Internet的网络规模不断的发展壮大，数以亿计的计算机连接到Internet中。1.1.2Internet的管理机构1．Internet协会2．Internet体系结构委员会3．Internet工程指导小组4．Internet数字分配机构5．Internet网络信息中心6．中国互联网络信息中心1.1.3国内Internet网络建设的现状根据中国互联网络信息中心（CNNIC）的测算，截止2015年12月，我国网民数量已达到6.88亿人，互联网普及率达50.3%。而10年前，中国网民数量仅为890万人。短短10年间，中国上网人数已经翻了几十倍。而作为Internet应用和普及的另一项重要指标，截至2015年12月底，我国域名达到3102万个。其中.cn域名1639万个，分布在北京、广东、上海、浙江和山东等经济发达省市，其中仅广东就占用.cn域名的16%。中国网络应用的使用率排名情况统计排名应用普及率分类1网络音乐85.5%网络娱乐类2网络新闻78.7%信息获取类3即时通信72.2%交流沟通类4搜索引擎69.4%信息获取类5网络视频65.8%网络娱乐类6网络游戏64.2%网络娱乐类7电子邮件55.4%交流沟通类8博客应用53.8%交流沟通类9论坛/BBS30.4%交流沟通类10网络购物26.0%商务交易类11网上支付22.4%商务交易类12网络炒股10.4%商务交易类13旅行预订4.1%商务交易类1.2网络通信模型和协议簇1.2.1OSI参考模型1.2.2TCP/IP协议簇体系结构1.2.1OSI参考模型OSI参考模型通信的过程主机

1

向主机

2

发送数据5432154321主机

1AP2AP1主机

2应用程序数据应用层首部H510100110100101比特流110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应用程序数据H5应用程序数据H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部协议数据单元在OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元（PDU，ProtocolDataUnit）。而在传输层及其下面各层中，PDU还有各自特定的名称。OSI参考模型中的层次PDU的特定名称传输层数据段（Segment）网络层数据包（Packet）数据链路层数据帧（Frame）物理层比特（Bit）1．物理层顾名思义，物理层就是用于定义网络通信中通信设备的机械、电气、功能和规程等特性的层次，用于建立、维护和拆除物理链路的连接。物理层可以为数据端设备提供传送数据的物理通路。物理通路可以是一个物理媒体，也可以由多个物理媒体连接而成。一次完整的物理层数据传输过程如下：2．数据链路层数据链路层位于OSI参考模型的第2层，它负责物理层和网络层之间的通信。在数据链路层中，将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来传送数据的结构包，它不仅包括原始数据（即要传送的数据），还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。其中地址标明帧将发送到的主机，而纠错和控制信息则可以保证帧能够准确无误地被传送到目的主机。帧的简要结构如下：帧的简要结构前导码，内容是16进制数0xAA，作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。帧首定界符，是10101011的二进制序列，标识帧的开始，以使接收器对实际帧的第一位定位。源地址和目的地址，即发送和接收数据的两端主机的MAC地址。目的地址可以是单地址、组播地址和广播地址。数据字段的长度，指定要传送数据的长度，以便接收方对数据进行处理。要传送的数据，顾名思义，就是从源地址发送到目的地址的原始数据。填充字段，有效帧从目的地址到校验和字段的最短长度为64字节，其中固定字段的长度为18个字节。如果数据字段长度小于46个字节时，就使用本字段来填充。校验和，使用32位CRC校验，用于对传送数据进行校验。数据链路层的主要功能（1）通信链路的建立、拆除和分离。当网络中的两个结点要进行通信时，发送方必须确知接收方是否已处在准备接受的状态。为此通信双方必须先要交换一些必要的信息，以建立一条基本的数据链路。在传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。（2）对要传送的帧进行定界和同步，并对帧的收发顺序进行控制。（3）寻址。即在数据链路层根据目的地址找到对应主机的方法，同时接收方也必须知道数据的发送方主机。（4）对信道上的数据差错进行检测和恢复。（5）流量控制。数据的发送与接收必须遵循一定的传送速率规则，可以使得接收方能及时地接收发送方发送的数据。并且当接收方来不及接收时，就必须及时控制发送方数据的发送速率，使两方面的速率基本匹配。Ipconfig/all3．网络层（1）为传输层提供服务（2）组包和拆包（3）路由选择（4）流量控制4．传输层传输层是OSI协议层次结构的核心，是唯一负责总体数据传输和控制的一层。在OSI七层模型中传输层是负责数据通信的最高层，它下面的三层协议是面向网络通信的，而它上面的三层协议是面向信息处理的，因此传输层可以说是OSI模型中的中间层。因为网络层不一定保证服务的可靠，而用户也不能直接对通信子网加以控制，所以在网络层之上，加一层即传输层以改善传输质量。传输层的主要功能如下：为对话或连接提供可靠的传输服务。在通向网络的单一物理连接上实现该连接的复用。在单一连接上提供端到端的序号与流量控制、差错控制及恢复等服务。

5．会话层会话层负责在网络中的两个节点之间建立和维持通信。它提供的服务可使应用程序建立和维持会话，并能使会话获得同步。会话层的功能主要如下：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通。同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。支持校验点功能，会话在通信失效时可以从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。6．表示层不同的计算机体系结构中使用的数据表示法也不同。为了使不同类型的计算机之间能够实现相互通信，就需要提供一种公共的语言。表示层如同应用程序和网络之间的翻译官，主要解决用户信息的语法表示问题，即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩、解压、加密、解密都在该层完成。

7．应用层应用层是OSI参考模型的最高层，它可以向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。应用层并不是指运行在网络上的某个特定的应用程序，它可以为应用程序提供服务，包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理等。应用层中包含的典型协议包括FTP、Telnet、SMTP、HTTP、DNS等。在日常管理和使用网络的过程中，经常会使用到这些应用层的协议。1．网络接口层在TCP/IP参考模型中，网络接口层位于最低层。它负责通过网络发送和接收IP数据报。网络接口层包括各种物理网络协议，例如局域网的Ethernet（以太网）协议、Tokenring（令牌环）协议，分组交换网的X.25协议等。2．网络层网络层包括下面4个核心协议。IP（InternetProtocol，网际协议）：主要任务是对数据包进行寻址和路由，把数据包从一个网络转发到另一个网络。ICMP（InternetControlMessageProtocol，网际控制报文协议）：用于在IP主机和路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络是否连通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析协议）：可以通过IP地址得知其物理地址（Mac地址）的协议。在TCP/IP网络环境下，每个主机都分配了一个32位的IP地址，这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网络上传送，必须知道对方目的主机的物理地址。这样就存在把IP地址变换成物理地址的地址转换问题。RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，逆向地址解析协议）：该协议用于完成物理地址向IP地址的转换。3．传输层在TCP/IP参考模型中，传输层位于第3层。它负责在应用程序之间实现端到端的通信。传输层中定义了下面两种协议。TC