LINUX网络编程.ppt

1、LINUX网络编程,行业事业部 黄文举 2010.10.26,套接口,在Linux下，所有的I/O操作都是通过读写文件描述符而产生的，文件描述符是一个和打开的文件相关联的整数，而套接口就是系统进程和文件描述符通信的一种方法，目前最常用的套接口：字节流套接口和数据报套接口、原始套接口。,TCP套接口,TCP套接口使用TCP建立连接，建立一个TCP连接需要三次握手，基本过程是服务器先建立一个套接口并等待客户端的连接请求；当客户端调用 connect进行主动连接请求时，客户端TCP发送一个SYN，告诉服务器客户端将在连接中发送的数据的初始序列号；当服务器收到这个SYN后也给客户端发一个SYN，里面包

2、含了服务器将在同一连接中发送的数据的初始序列号；最后客户在确认服务器发的SYN。到此为止，一个TCP连接被建立。,UDP套接口,UDP套接口 UDP套接口是无连接的、不可靠的数据报协议；既然它不可靠为什么还要用呢？其一：当应用程序使用广播或多播是只能使用UDP协议；其二：由于他是无连接的，所以速度快。因为UDP套接口是无连接的，如果一方的数据报丢失，那另一方将无限等待，解决办法是设置一个超时。 在编写UDP套接口程序时，有几点要注意：建立套接口时socket函数的第二个参数应该是SOCK_DGRAM，说明是建立一个UDP套接口；由于 UDP是无连接的，所以服务器端并不需要listen或acce

3、pt函数；当UDP套接口调用connect函数时，内核只记录连接放的IP地址和端口，并立即返回给调用进程,SOCKET的位置,应用层程序,TCP,UDP,IP,数据链路层及物理层,流式套 接口,数据报 套接口,原 始 套 接 口,网络函数及用法,socket函数：为了执行网络输入输出，一个进程必须做的第一件事就是调用socket函数获得一个文件描述符。 #include #include int socket(int family,int type,int protocol); 返回：非负描述字成功-1失败,网络函数及用法,connect函数：当用socket建立了套接口后，可以调用conne

4、ct为这个套接字指明远程端的地址。 #include #include int connect(int sockfd,const struct sockaddr *servaddr,socklen_t addrlen); 返回：0成功-1失败,网络函数及用法,bind函数：为套接口分配一个本地IP和协议端口。 #include #include int bind(int sockfd,const struct sockaddr * myaddr,socklen_t addrlen); 返回：0成功-1失败,网络函数及用法,listen函数：listen函数仅被TCP服务器调用，它的作用是将用s

5、ocket创建的主动套接口转换成被动套接口，并等待来自客户端的连接请求。 #include int listen(int sockfd,int backlog); 返回：0成功-1失败,网络函数及用法,accept函数：accept函数由TCP服务器调用， 从已完成连接队列头返回一个已完成连接，如果完成连接队列为空，则进程进入睡眠状态。 int accept(int sockfd,struct sockaddr * cliaddr,socklen_t * addrlen); 返回：非负描述字成功-1失败,网络函数及用法,connect函数: connect函数是客户端用来同服务端连接的.成功时

6、返回0,sockfd是同服务端通讯的文件描述符,失败时返回-1. int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen) sockfd:socket返回的文件描述符. serv_addr:储存了服务器端的连接信息.其中sin_add是服务端的地址 addrlen:serv_addr的长度 返回：非负描述字成功-1失败,网络函数及用法,inet_pton函数：将点分十进制串转换成网络字节序二进制值，此函数对IPv4地址和IPv6地址都能处理。 int inet_pton(int family,const char * st

7、rptr,void * addrptr); 返回：1成功 0输入不是有效的表达格式 -1失败,网络函数及用法,inet_ntop函数：和inet_pton函数正好相反，inet_ntop函数是将网络字节序二进制值转换成点分十进制串。 const char * inet_ntop(int family,const void * addrptr,char * strptr,size_t len); 返回：指向结果的指针成功 NULL失败,网络理论,数据进入协议栈时的封装过程,封装,当应用程序用TCP传送数据时，数据被送入协议栈中，然后 逐个通过每一层直到被当做一串比特流送入网络。其中每一层对收到的

8、数据都要增加一些首部的信息（有时还要增加尾部信息），此过程为封装。 UDP和TCP数据基本一致。唯一不同的是UDP传给IP的信息单元称作UDP数据报，而且UDP的首部长度为8字节。,以太网数据帧的分用过程,网络理论,分用 当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据就开始从协议栈中由底向上，同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议盒都要去掉检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议，这个过程就是分用。,面向连接的C/S 程序的工作流程（TCP）,面向连接的C/S 程序的工作流程（TCP）,面向连接的C/S 程序的工作流程图（TCP）,无连接的C/S 程序的工作流程（UDP）,无连接的C/S

9、程序的工作流程（UDP）,无连接的C/S 程序的工作流程图（UDP）,UDP服务器端,UDP客户端,TCP服务器端,TCP客户端,输入输出模型,LINUX的输入输出主要有4种模型: 阻塞式、非阻塞式、多路复用和信号驱动,阻塞式的输入/输出,在套接字上执行以下4种函数调用会阻塞 a.读操作：read、readv、recv、 recvfrom和recvmsg 这些操作的过程如图a-1所示（以read为例）,阻塞式的读操作过程,阻塞式的写操作过程,b.写操作：write、writev、send、sendto和sendmsg 这些操作的过程如图b-1所示（以write为例）,阻塞式的写操作过程,阻塞式

10、的接收连接：accept,c. TCP套接字接收连接：accept 函数accept的执行过程如图c-1所示,阻塞式的接收操作过程,阻塞式的连接：connect,d. 建立连接connect，操作过程如图d-1所示,阻塞式输入/输出优缺点,优点：编程模型清晰，结构简单，通信双方比较容易保持同步 缺陷：进程可能永远阻塞、进程的效率比较低,非阻塞式输入输出,在一个非阻塞式套接字上进行输入/输 出操作时，如果操作不能完成，那么操作 将以错误返回。图1-1描述了在非阻塞式套 接字进行读操作的过程。,非阻塞式的读操作过程,非阻塞式读、写、接收、连接,（1）读操作，如果套接字接收缓冲区没有数据，函数将以错

11、误（EWOULDBLOCK）返回。 （2）写操作，如果发送缓冲区中没有空间，函数以错误（EWOULDBLOCK ）返回。 （3）接收连接操作，如果没有新的连接，函数也是错误（ EWOULDBLOCK ）返回 （4）连接操作，函数将启动TCP 协议3次握手过程，但是不等待连接的建立，而是立即以错误返回，错误类型为EINPROGRESS。,设置非阻塞套接字,两种方法: (1)函数fcntl,操作如下： int flags; flag = fcntl(sockfd,F_GETFL,0); fcntl(sockfd,F_SETFL,flag|O_NONBLOCK); (2)函数ioctl,操作如下： int on = 1; ioctl(sockfd,FIONBIO,多路复用输入/输出,多路复用输入/输出综合了阻塞与非阻塞式输入输出的优点。使用函数seclect可以同时检查多个描述符是否就绪。当有描述符就绪时，函数seclet成功返回。图3-1描述了输入输出多路复用模型。,多路复用select操作过程,信号驱动输入输出模型,图4-3 信号驱动通信过程,信号驱动输入输出模型,在一个套接字上使用信号驱动输入