第二章 套接口概念.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 套接口概念,套接口简介,域和地址簇,地址转换函数,利用套接口通信,2.1,套接口简介（,1,）,网间,进程通信：,单机环境：不同进程用进程号（,PID,）,唯一标识,网络环境：与协议、地址、端口有关,端口：,进程通过系统调用与某端口建立连接后，传输层通过端口与进程通信。端口操作类似一般的,I/O,操作，可以用读写原语访问，端口号类似于文件描述符。不同协议（如,TCP,和,UDP,）,可以有相同的端口号，不冲突。,地址：,网络地址、主机地址、进程标识（端口号），一个完整的网间进程通信需要三元组,(,协议,本机地址,本机端口号,),或五元组标识,(,协议,本机地址,本机端口号,远程主机,远程端口号,),网络字节顺序：,不同计算机存放多字节值顺序不同，网络协议中需指定网络字节顺序。,2.1,套接口简介（,2,）,Client/Server,模式：,网间进程通信的主要模式是客户机,/,服务器模式。客户程序向服务程序发请求，服务程序接收来自客户程序的请求并处理，处理后把结果回送给客户，服务进程一般是先于客户请求启动的。这两个进程往往通过网络连接在不同机器上，进程间的通信使用网络编程。,Socket,：,应用程序调用编程接口实现网络编程。,Socket,（,套接字）可以在传输层、网际层和数据链路层上进行编程。,2.1,套接口简介（,3,）,Socket,的,使用 插座的使用,初始化,Socket,为,Socket,建立连接,应用程序使用,Socket,比特流通过,Socket,流出,安装一个插座,给插座通电,电器使用插座,电流从插座流出,Socket,与插座的类比,2.1,套接口简介（,4,）,Socket,类型,Internet Socket,（,Internet,地址）,UNIX Socket,（,本地节点路径名）,X.25 Socket,（,X.25,地址）,只讲,Internet Socket,，,常用类型有：,流套接字,SOCK_STREAM,：,基于,TCP,协议。,数据报套接字,SOCK_DGRAM,：,基于,UDP,协议。,原始套接字,SOCK_RAM,：,允许对较低层次协议（如,IP,、,ICMP,）,直接访问。,本地套接字：通过,socket,技术可以实现不同主机上进程间通信，在单一主机上进程间的通信,(IPC),也可用,socket,技术实现，用于移植远程客户,/,服务器程序到单一主机上。,2.1,套接口简介（,5,）,使用,Socket,使用文件描述符,文件描述符是一个和打开的文件相关联的整数，这个文件可以是真正的文件、网络连接、管道、终端等。,Socket,使用,UNIX,文件描述符和其他进程通信系统调用。,需要一套专用的函数来操作,socket()创建套接口，返回一个文件描述符,connect(),、,accept(),等连接,send(),、,recv,(),、,read(),、,write(),等读写,close(),等关闭套接口,2.2,域和地址族（,1,）,域,网络通信需要套接口地址标识自己,创建套接口时使用,int,socket(int,domain,int,type,int,protocol);,AF_INET,域使用的数据结构,(,地址族,),通用套接口地址（只是模型）,sockaddr,Internet(IPv4),套接口地址,(AF_INET,域,),sockaddr_in,取AF_INET,2.2,域和地址簇（,2Socket,用到的数据结构,(P23),#include,（,1,）,存储地址和端口信息的,sockaddr,struct,sockaddr,unsigned short,sa_family,;,/*Internet,地址簇，,AF_INET*/,char sa_data14;,/*,目标地址和端口信息*,/,;,sa_family,通用套接字地址结构图,sin_family=AF_INET,sin_port,sin_addr,sin_zero8,IPv4,套接字地址结构图,sa_data14,2.2,域和地址簇（,2,）,（,2,）,INET,协议簇地址结构,sockaddr_in,便于访问,struct,sockaddr_in,unsigned short sin_family;/*,取,AF_INET*/,unsigned short sin_port;/*,端口号，网络字节顺序*,/,struct,in_addr,sin_addr,;/*IP,地址，网络字节顺序*,/,unsigned char sin_zero8;,/*,使用,bzero,(),或,memset,(),全部置,0,，*,/,;,注：,指向,sockaddr_in,的,指针和指向,sockaddr,的,指针可互换使用。,（,3,）,32,位,IPv4,地址结构,in_addr,struct,in_addr,unsigned long,s_addr,;,2.2,域和地址簇（,3,）,说明,:,在书中或系统内部定义这些数据结构时，定义了很多宏常量或新的类型名，使用时须逐渐认知。如：,sockaddr_in,、,sockaddr,及,in_addr,结构分别定义如下：,typedef,uint16_t in_port_t;,typedef,unsigned short,sa_family_t,;,struct,sockaddr_in,sa_family_t,sin_family;,in_port_t sin_port;,struct,in_addr,sin_addr,;,unsigned char sin_zero8;,struct,sockaddr,sa_family_t,sa_family,;,char sa_data14;,2.2,域和地址簇（,4,）,typedef,uint32_t,in_addr_t,struct,in_addr,union,struct,uint8_t s_b1,s_b2,s_b3,s_b4;_S_un_b;,struct,uint16_t s_w1,s_w2;_S_un_w;,in_addr_t,_,S_addr,;,_S_un;,#define,s_addr,_,S_un._S_addr,;,#define s_host _S_un._S_un_bs_b2;,#define s_net _S_un._S_un_b.s_b1;,#define s_imp _S_un._S_w.s_w2;,#define,s_impno,_S_un._S_un_b.s_b4;,#define,s_lh,_S_un._S_un_b.s_b3;,2.3,地址转换函数（,1,）,字节顺序的转换（网络字节顺序）,主机字节顺序：,数据在主机上存放的顺序，与,CPU,类型和操作系统有关，如,16,位整数,7,的存放方式：,网络字节顺序：,数据在网络上传输的顺序，约定高位在先，故一般需要转换。,07,00,00,07,InterX86,系列芯片,低位在先,Sun,公司Sparc,芯片,Solaris,系统,高位在先,2.3,地址转换函数（,2,）,转换函数：,(h,：,主机,host,，,n,：,网络,network),函数,htons,(),：指,Host to Network Short,函数,htonl,(),：指,Host to Network Long,函数,ntohs,(),：指,Network to Host Short,函数,ntohl,(),：指,Network to Host Long,注,：,struct,sockaddr_in,中,sin_port,和,sin_addr,需,转换为网络字节顺序；而,sin_family,不需,转换只被内核调用，不发送到网络，可以是本机字节顺序。,2.3,地址转换函数（,3,）,初始化一个,AF_INET,地址,struct,sockaddr_in,adr_inet,;,/,定义变量,adr_inet,int,adr_len,;,memset(,/string.h,中,/,将地址结构,adr_inet,清,0,adr_inet.sin_family,=AF_INET;,/,确定域,从而确定地址族,adr_inet.sin_port,=htons(0);,/,自动选择合适的端口号,adr_inet.sin_addr.s_addr,=,htonl(INADDR_ANY,);,/,自动填写所运行机器的,IP,地址,adr_len,=,sizeof(adr_inet,);,2.3,地址转换函数（,4,）,Internet IP,地址,网络地址,主机地址,网络掩码,例,:IP,地址,:202.113.29.19,网络分类：,C,类网,网络地址,:202.113.29.0,主机地址,:*.*.*.19,网络掩码,:255.255.255.0,广播地址,:202.113.29.255,2.3,地址转换函数（,5,）,处理,IP,地址,需包含以下头文件：,arpa/inet.h,、,netinet/in.h,、,sys/socket.h,（,1,）,点分十进制格式网络地址,函数,inet_addr,(),原型,:,unsigned long,int,inet_addr(char,*,src,),例：,struct,sockaddr_in,ina,;,ina.sin_addr.s_addr,=inet_addr(“162.105.32.1”);,注,：,(1),inet_addr,(),返回的地址已经是按照网络字节顺序的，不必调用,htonl,(),。,(2),inet_addr,(),发生错误时返回,-1,，编程时需进行错误检查，如,:if(,ina.sin_addr.s_addr,=inet_addr(“162.105.32.1”)0),cout,“Address Error2.3,地址转换函数（,6,）,函数,inet_aton,(),原型,:,int,inet_aton(char,*,src,struct,in_addr,*,dst,),例：,struct,sockaddr_in,ina,;,inet_aton(“162.105.32.1”,函数,inet_pton,(),(,不要求,),原型,:,int,inet_pton(int,af,char,*,src,struct,in_addr,*,dst,),例：,struct,sockaddr_in,ina,;,inet_pton(AF_INET,argv1,2.3,地址转换函数（,7,）,(2),网络地址点分十进制格式,函数,inet_ntoa,(),原型,:,char*,inet_ntoa(struct,in_addr,in),例：,struct,sockaddr_in,client;,cout,you got a connection from n,inet_ntoa(client.sin_addr,);,注,:,inet_ntoa,(),的参数是,struct,in_addr,而不是,unsigned long,函数,inet_ntop,(),(,不要求,),原型,:,char*,inet_ntop(int,af,void,*,src,char,*,dst,size_t,cnt,),2.3,地址转换函数（,8,）,例题,:,源程序名,:,addr1.cpp,可执行程序,:,addr1,功能,:,用带参数的,main(),函数输入一个十进制点分格式的,IP,地址和端口号，输出网络字节顺序的地址和端口号，再将它们转换为十进制点分格式的,IP,地址和本机顺序端口号并输出。,编译连接,:,g+addr1.cpp o addr1,运行程序,:,./addr1 202.113.29.19 1234,执行结果为,:,320696778 53764,202.113.29.19 1234,2.3,地址转换函数（,9,）,域名服务,（简称,DNS,，,将域名转换为网络地址）,函数,gethostbyname,(),功能：,实现域名（或点分十进制）转换为网络地址,包含文件：,#include,原型：,struct,hostent,*,gethostbyname(char,*name);,用到的数据结构：,struct,hostent,char*h_name;/*,主机名*,/,char*h_aliases;/*,主机别名数组*,/,int,h_addrtype,;/*,返回地址类型，常为,AF_INET*/,int,h_length;/*,地址长度，用字节数表示*,/,char*,h_addr_list,;/*,主机网络地址数组*,/,;,#define,h_addr,h_addrlist0 /*,网络字节顺序的,IP,地址*,/,2.3,地址转换函数（,10,）,例：,struct,hostent,*he;,struct,sockaddr_in,server;,he=,gethostbyname(“,”);,server.sin_addr,=*(,struct,in_addr,*)he-,h_addr,);,例题,源程序名,:,addr2.cpp (,修改,addr1.cpp),可执行程序,:,addr2,功能,:,用带参数的,main(),函数输入一个域名和端口号，输出网络字节顺序的地址和端口号，再将它们转换为十进制点分格式的,IP,地址和本机顺序端口号并输出。,运行程序,:,./addr2 202.113.29.19 1234,./addr2,1234,说明,:,用到,gethostbyname,(),函数,关于地址的获取,struct,hostent,*he;,struct,sockaddr_in,server;,he=,gethostbyname(“,”);,server.sin_addr,=*(,struct,in_addr,*)he-,h_addr,);,其中,:,server.sin_addr,=*(,struct,in_addr,*)he-,h_addr,);,可以写作,:,server.sin_addr.s_addr,=*(unsigned long*)he-,h_addr,);,使用命令,:,hostname,获得主机名,more/etc/hosts,查看主机名配置文件,超级用户可以修改,.,2.3,地址转换函数（,11,）,端口,当客户要与另一主机上的服务进程进行通信时，除知道,IP,地址外，还要知道服务进程守侯的端口号。对于服务进程，它监听相应的端口，以接收客户进程的请求。不同的服务对应不同的端口号，其对应关系在文件,/etc/services,中定义。,一般小于,1024,的端口由,UNIX,系统保留，大于,1024,的端口由用户进程使用（,102465535,）。,2.3,地址转换函数（,12,）,常见周知口,（受操作系统保护，服务程序需,root,权限编程）,/*network standard functions*/*host specific functions*/,#define IPPORT_ECHO 7,#define IPPORT_ BOOTPS 67,#define IPPORT_DISCARD 9#define IPPORT_ BOOTPC68,#define IPPORT_SYSTAT 11#define IPPORT_ TFTP69,#define IPPORT_DAYTIME 13#define IPPORT_ RJE77,#define IPPORT_NETSTAT 15#define IPPORT_ FINGER 79,#define IPPORT_FTP 21,#define IPPORT_ TTYLINK87,#define IPPORT_TELNET 23,#define IPPORT_ SUPDUP95,#define IPPORT_SMTP 25/*Unix TCP sockets*/,#define IPPORT_TIMESERVER 37#define IPPORT_ EXECSERVER 512,#define IPPORT_ NAMESERVER 42#define IPPORT_ LOGINSERVER513,#define IPPORT_ WHOIS 43#define IPPORT_ CMDSERVER514,#define IPPORT_ MTP 57#define IPPORT_ EFSSSERVER520,/*Unix UDP sockets*/,#define IPPORT_ BIFFUDP512,#define IPPORT_ WHOSERVER513,#define IPPORT_ ROUTESERVER520,2.4,利用套接口通信（,1,）,连接类型,面向连接的方式，即虚电路方式。,在两个连接端点间建立一条虚电路，两端点只有在建立连接后才能传输数据，且传输是可靠的（,TCP,协议），套接口类型用,SOCK_STREAM,。,例如,telnet,就采用这种方式。,无连接方式，即数据报方式。,传输报文前不用建立连接。无连接协议的每个报文包含一个完整的传送地址，这种传输是不可靠的（,UDP,协议）,套接口类型用,SOCK_DGRAM,。,例如很多聊天室程序。,2.4,利用套接口通信（,2,）,服务器端建立过程,创建,socket,：,socket(),绑定本机端口：,bind(),监听端口：,listen(),接受连接：,accept(),连接的数据传输：,send(),和,recv,(),无连接的数据传输：,sendto,(),和,recvfrom,(),关闭,socket,：,close(),客户端建立过程,创建,socket,：,socket(),建立连接,：,connect(),数据传输：,send(),和,recv,(),关闭,socket,：,close(),2.4,利用套接口通信（,3,）,Socket,用到的,.h,文件,#include,定义与,socket,有关的宏和函数,#include ,定义新类型,#include,不同的服务对应不同的端口,#include,端口号、协议号、,IP,地址、主机名转换函数,#include,IP,地址、网络顺序地址转换函数,#include,定义协议号、端口号等,#include,与,POSIX,和,XOPEN,标准相关的定义,#include,定义了,wait(),和,waitpid,(),等函数,#include,定义了与信号有关的内容,#include,定义错误类型,#include,内存动态分配函数,#include,与线程有关的内容,#include,与系统时钟有关的内容,#include,定义,IP,协议相关的宏、结构等,#include,定义,ICMP,协议相关的宏、结构等,