Linux高級程序設計（第二版）第12章Linuxsocket網絡編程基礎12網絡通信基礎

BSDSocketTCP網絡通信編程3BSDSocketUDP網絡通信編程4使用TCP實現簡單聊天程序2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著3OSI模型及TCP/IP協議模式2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著4TCP/IP體系結構及各層協議2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著5IP地址分類2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著6IP地址劃分類別前8位（二進制）點分十進制第一字節范圍默認子網掩碼廣播地址網絡數A0XXXXXXX1~126（127為回環地址）255.0.0.0X.255.255.255126B10XXXXXX128~191255.255.0.0X.X.255.25516384C110XXXXX192~223255.255.255.0X.X.X.2552097152D1110XXXX224~239N/AN/AN/AE1111XXXX240~254N/AN/AN/A2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著7網絡數據包封包與拆包過程2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著8數據包接收拆包分類流程2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著9以太網鏈路層數據幀格式2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著10IP數據包頭2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著11TCP包頭2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著12UDP數據包頭第12章Linuxsocket網絡編程基礎12網絡通信基礎

BSDSocketTCP網絡通信編程3BSDSocketUDP網絡通信編程4使用TCP實現簡單聊天程序2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著14類比電話通信，面向連接的socket通信實現2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著15通信過程首先，服務器端需要做以下準備工作：（1）調用socket()函數。建立socket對象，指定通信協議。（2）調用bind()函數。將創建的socket對象與當前主機的某一個IP地和端口綁定。（3）調用listen()函數。使socket對象處于監聽狀態，并設置監聽隊列大小。客戶端需要做以下準備工作：（1）調用socket()函數。建立socket()對象，指定相同通信協議。（2）應用程序可以顯式的調用bind()函數為其綁定IP地址和端口，當然，也可以將這工作交給TCP/IP協議棧。接著建立通信連接：（1）客戶端調用connect()函數。向服務器端發出連接請求。（2）服務端監聽到該請求，調用accept()函數接受請求，從而建立連接，并返回一個新的socket文件描述符專門處理該連接。然后通信雙方發送/接收數據：（1）服務器端調用write()或send()函數發送數據，客戶端調用read()或者recv()函數接收數據。反之客戶端發送數據，服務器端接收數據。（2）通信完成后，通信雙方都需要調用close()或者shutdown()函數關閉socket對象。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著16BSDSocket網絡編程APIsocket2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著17Socket參數說明第一個參數用來指明此socket對象所使用的地址簇或協議簇.2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著18Socket參數說明第二個參數為socket的類型。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著19BSDSocket網絡編程APIbind完成此步，該socket擁有了本地IP地址，端口，通信協議，不能接收客戶端的請求，但可以向服務器發起連接。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著20Bind參數說明第二個參數是一個指向sockaddr結構的指針。structsockaddr只是提供地址類型規范，根據不同的應用，sockaddr需要選用不同的類型。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著21地址結構體定義--UNIX域套接字2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著22地址結構體定義--IPV42023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著23端口與IP地址2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著24BSDSocket網絡編程APIlisten第一個參數是綁定了IP及端口信息的socket文件描述符。第二個參數為請求排隊的最大長度。當有多個客戶端程序和服務器端相連時,此值表示可以使用的處于等待的隊列長度。listen函數將綁定的socket文件描述符變為監聽套接字，完成此步：服務器已經準備接收客戶端連接請求了。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著25BSDSocket網絡編程API客戶端發起連接connect其第一個參數為socket返回的文件描述符。第二個參數儲存了服務器端的地址（包括服務器的IP地址和端口信息）。第三個參數為該地址的長度。如果執行成功，此函數將與地址為addr的服務器建立連接，并返回0，如果失敗則返回-1。正確完成此步：客戶端socket擁有了目的IP，端口信息。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著26BSDSocket網絡編程API

服務器接收連接accept

第一個參數是監聽網絡后的socket文件描述符。第二參數為structsockaddr類型的地址空間首地址，第三個參數為該段地址空間長度，因此第二個參數用來存儲客戶端的IP地址和端口信息，以便為客戶端返回數據。需要注意的是，如果執行成功，此函數將返回一個新的文件描述符以標識該連接，從而使原來的文件描述符可以繼續等待新的連接，這樣便可以實現多客戶端。如果執行失敗，將返回-1。至此，兩端的連接已經建立，而服務器端又是如何區別多個連接的呢？2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著27如何區分多個客戶端對于任何一個TCP連接，最重要的信息包括源IP：源端口，目的IP：目的端口四個信息。例如，客戶機192.168.0.10/24的3000、4000兩端口同時向服務器192.168.0.100/24的80端口發起兩個連接，在服務器端是如何區別兩個連接的呢？2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著28BSDSocket網絡編程API

讀/寫socket

2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著29BSDSocket網絡編程API

send/recv第一個參數為發送的目標socket對象；第二個參數為欲發送的數據位置；第三個參數為數據的大小；第四個參數操作flags，支持的值為0或MSG_OOB（發送帶外數據）等。對套接字調用write()的行為與將flags設置為0的send()的行為完全相同。如果執行成功，此函數將返回發送數據的大小，如果失敗，將返回-1。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著30BSDSocket網絡編程API關閉socket對象

close/shutdownhowto=0這個時候系統會關閉讀通道，但是可以繼續往socket描述符中寫。howto=1關閉寫通道，和上面相反，此時只可以讀。howto=2關閉讀寫通道，和close一樣，在多進程程序里，當幾個子進程共享一個套接字時，如果使用shutdown，那么所有的子進程都將不能操作，這時只能使用close()函數來關閉子進程的套接字描述符。第12章Linuxsocket網絡編程基礎12網絡通信基礎BSDSocketTCP網絡通信編程3BSDSocketUDP網絡通信編程4使用TCP實現簡單聊天程序2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著32面向無連接通信模型2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著33BSDSocket網絡編程APIsendto/recvfrom

第一個參數為發送的目標socket對象。第二個參數為欲發送的數據信息。第三個參數為發送數據的大小。第四個參數為flags，如send函數所示。第五個參數欲發送數據的目標地址，其結構體前面已經介紹。第六個參數為此結構體的大小。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著34BSDSocket網絡編程APIgetsockname/getpeername獲得一個套接字（這個套接口至少完成了綁定本地IP地址）的本地地址。如果成功則返回0，如果發生錯誤則返回-1。第1個參數為欲讀取信息的socket文件描述符第2，3個參數分別為存儲地址的內存空間地址和大小。getpeername()函數將取得一個已經連接上的套接字的遠程信息（比如IP地址和端口）。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著35應用示例使用AF_UNIX實現本機數據流通信示例見代碼使用AF_INET實現UDP點對點通信示例見代碼第12章Linuxsocket網絡編程基礎12網絡通信基礎

BSDSocketTCP網絡通信編程3BSDSocketUDP網絡通信編程4使用TCP實現簡單聊天程序2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著37服務端運行結果（IP地址為192.168.0.93）2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著38客戶機運行結果(IP地址為192.168.0.133）此程序只實現一端到端的數據傳遞，且只能一發一收的方式。具體見代碼分析。2023/3/13人民郵電出版社出版楊宗德編著39習題（1）七層模型與TCP/IP協議模型比較，各層完成的基本功能，對應的各層最主要功能是什么？（2）寫出你所知道的網絡設備、網絡協議其簡單工作原理描述,并列出其工作在TCP/IP協議棧的哪一層。