嵌入式Linux网络应用开发

第7章嵌入式Linux网络应用开发教材：嵌入式系统设计与应用张思民出版：清华大学出版社第7章嵌入式Linux网络应用开发

7.1网络编程的根底知识IP地址和端口号套接字7.2Socket网络编程Socket网络函数socket网络编程例如7.3嵌入式系统的Web效劳器程序设计Web效劳器Web效劳器的程序设计7.4开发新的TCP通信协议7.1网络编程根底知识IP地址和端口号1、客户端程序和效劳端程序网络程序和单机程序的最大区别在于，网络程序是由两个局部组成的—客户端程序和效劳端程序。在网络中，安装并运行效劳端程序的计算机称为效劳器，而运行客户端程序的计算机称为客户机。IP地址和端口号1、客户端程序和效劳端程序网络通信时，先启动效劳端程序，等待客户端发起连接。一旦有客户端发来了连接请求，效劳端随之响应，从而建立起一条数据通信信道。连接过程如下图。…….…….连接请求响应IP地址和端口号2、IP地址网络中连接了很多计算机，假设计算机A向计算机B发送信息，假设网络中还有第三台计算机C，那么主机A怎么知道信息被正确传送到主机B而不是被传送到主机C中了呢？如下图。IP地址和端口号2、IP地址在网络上的每台计算机都必须有一个唯一的IP地址作为标识，网络中的计算机那么通过IP地址找到要传送数据的另一台主机。IP地址通常写作一组由“.〞号分隔的十进制数，如：

3、端口由于一台计算机上可同时运行多个网络程序，IP地址只能保证把数据信息送到该计算机，但无法知道要把这些数据交给该主机上的哪个网络程序。用“端口号〞标识正在计算机上运行的进程〔程序〕。端口号是一个整数，其取值范围为0～65535之间。3、端口每个被发送的网络数据包也都包含有“端口号〞，用于将该数据帧交给具有相同端口号的应用程序来处理。4、TCP与UDP协议“传输控制协议〞〔TransmissionControlProtocol，简称TCP〕。TCP是面向连接的通信协议，TCP提供两台计算机之间的可靠无过失的数据传输。应用程序利用TCP进行通信时，信息源与信息目标之间会建立一个虚连接。这个连接一旦建立成功，两台计算机之间就可以把数据当作一个双向字节流进行交换。4、TCP与UDP协议“用户数据报协议〞〔UserDatagramProtocol，简称：UDP〕。UDP是无连接通信协议，UDP不保证可靠数据的传输。简单地说，如果一个主机向另外—台主机发送数据，这一数据就会立即发出，而不管另外一台主机是否巳准备接收数据。套接字1、什么是套接字在TCP/IP通信协议中，套接字〔Socket〕就是IP地址与端口号的组合。如下图，IP地址与端口号13组成一个套接字。2、套接字类型〔1〕字节流套接字，基于TCP协议的连接和传输方式，又称为TCP套接字。〔2〕数据报套接字，基于UDP协议的连接和传输方式，又称为UDP套接字。〔3〕原始套接字，原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问，提供TCP套接字和UDP套接字所不提供的功能，主要用于对一些协议的开发，如构造自己的TCP或UDP分组等。Socket网络函数1、socket函数调用socket函数获得一个套接字描述符。函数原型为：intsocket(intfamily，inttype，intprotocol)；函数返回值：成功那么返回套接字描述符，这是一个非负整数，假设出错那么返回-1。协议簇套接字类型是否原始套接字2、bind函数该函数为套接字描述符分配一个本地IP地址和一个端口号，将IP地址和端口号与套接字描述符绑定在一起。函数原型为：intbind(intsockfd，structsockaddr*myaddr，intaddrlen)；函数返回值：假设调用成功那么返回0，假设出错那么返回-1。套接字结构体指针结构体长度3、地址结构在网络编程中有二个很重要的数据类型，它们是地址结构structsockaddr和structsockaddr_in，这两个数据类型都是用来存放socket信息的。Structsockaddr的结构structsockaddr{

unsignedshortsa_family；/*通信协议类型族,AF_xxx*/

charsa_data[14]；/*14字节协议地址，包含该socket的IP地址和端口号*/

}；structsockaddr_in数据结构：structsockaddr_in{

sin_family;/*通信协议类型族*/

sin_port;/*端口号*/

structin_addrsin_addr;/*IP地址*/

unsignedcharsin_zero[8];/*填充0以保持与sockaddr结构的长度相同*/

};4、connect函数该函数用于在客户端通过socket套接字建立网络连接。函数原型为：intconnect(intsockfd，conststructsockaddr*serv_addr，socklen_taddrlen)；函数返回值：假设连接成功那么返回0，假设连接失败那么返回-1。5、listen函数listen函数应用于TCP连接的效劳程序，它的作用是通过socket套接字等待来自客户端的连接请求。函数原型为：intlisten(intsockfd,intbacklog);函数返回值：假设连接成功那么返回0，假设连接失败那么返回-1。6、accept函数accept调用后，效劳器程序会一直处于阻塞状态，等待来自客户端的连接请求。intaccept(intsockfd,structsockaddr*cliaddr,socklen_t*addrlen)；函数返回值：假设接收到客户端的连接请求，那么返回非负的套接字描述符，假设失败，那么返回-1。7、send〔〕和recv〔〕函数这两个函数分别用于发送和接收数据。intsend(intsockfd,constvoid*msg,intlen,intflags)；intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags)；函数返回值：send函数返回发送的字节数，recv函数返回接收数据的字节数。假设出错那么返回-1。8、sendto〔〕和recvfrom〔〕函数这两个函数的作用与send〔〕和recv〔〕函数类似，也是用于发送和接收数据。send〔〕和recv〔〕函数用于TCP协议sendto〔〕和recvfrom〔〕函数用于UDP协议socket网络编程例如1、程序流程利用Socket方式进行数据通信与传输，有如下步骤：〔1〕创立效劳端socket，绑定建立连接的端口。〔2〕效劳端程序在一个端口处于阻塞状态，等待客户机的连接。〔3〕创立客户端socket对象，绑定主机名称或IP地址，指定连接端口号。〔4〕客户机Socket发起连接请求。〔5〕建立连接。〔6〕利用send/sendto和recv/recvfrom进行数据传输。〔7〕关闭socket。2、效劳端程序server.c〔1〕首先，需要创立一个用于通讯的TCP协议的socked套接字描述符。sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);printf("socketSuccess!,sockfd=%d\n",sockfd);〔2〕然后，在效劳器端初始化sockaddr结构体，设定套接字端口号：my_addr.sin_family=AF_INET;my_addr.sin_port=htons(4321);=INADDR_ANY;bzero(&(my_addr.sin_zero),8);〔3〕将定义的sockaddr结构体与socked套接字描述符进行绑定。bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(structsockaddr);〔4〕调用listen函数使socked套接字成为一个监听套接字。它与下一步骤的accept函数共同完成对套接字端口的监听。listen(sockfd,10);〔5〕调用accept函数监听套接字端口，等待客户端的连接。一旦建立连接，将产生一个全新的套接字。

new_fd=accept(sockfd,(structsockaddr*)&their_addr,&sin_size);〔6〕处理客户端的会话请求。将接收到的数据存放到字符型数组buff中。

//读取客户端发来的信息numbytes=recv(new_fd,buff,strlen(buff),0);//向客户端发送信息send(sockfd,"Hello!IamServer.",19,0);〔7〕终止连接。通信结束那么断开连接。

close(sockfd);3、客户端程序client.c〔1〕和效劳器的步骤一样,首先需要创立一个socked套接字描述符。

sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)〔2〕然后，在客户端初始化sockaddr结构体，并调用函数gethostbyname()获取从命令行输入的效劳器IP地址，设定与效劳器程序相同的端口号〔比方，效劳器的端口号是4321，那么这里也必须设为4321〕〔3〕调用connect函数来连接效劳器。

connect(sockfd,(structsockaddr*)&their_addr,sizeof(structsockaddr));〔4〕发送或者接收数据，一般使用send和recv函数调用来实现〔与效劳器程序相同〕。

〔5〕终止连接〔与效劳器程序相同〕。7.3嵌入式系统的

Web效劳器程序设计Web效劳器1、HTTP协议2、Web效劳器的工作原理Web效劳器的程序设计1、建立Web效劳器的主要步骤〔1〕建立客户端与效劳器端的socket套接字通信效劳器端建立基于TCP效劳的socket套接字通信，一般需要经过3个过程：创立一个socket套接字描述符：sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);给socket绑定一个地址和端口号：bind(sockfd,(structsockaddr*)&server_sockaddr,sizeof(server_sockaddr));监听套接字端口，等待连接请求，一旦有接入，那么创立一个新套接字描述符fd：listen(sockfd,8*3);fd=accept(sockfd,(void*)&ec,&len);〔2〕客户端连接处理调用函数HandleConnect()处理客户端的连接请求。在这个函数中，我们用fdopen()函数将套接字描述符fd转为文件指针，再用fgets()函数将其内容存放到缓冲区中，以便对其请求进行分析处理。〔3〕分析和处理客户请求在函数ParseReq()中解析和处理客户请求。主要是去除掉空白符〔空格、换页、换行、回车、制表符等〕。〔4〕复制一个Web文档副本发送给客户Web效劳器根据解析处理，将客户请求的内容，复制成一个文档副本，以HTML文件方式发送给用户。【例7-3】编写一个简易的Web效劳器程序。〔见教材〕7.4开发新的TCP通信协议开发一个新的基于TCP的新协议MTCP。