计算机网络基础课程Socket接口

什么是TCP/IP------本课程的主要部分TCP/IP如何工作-----TCP/IP软件结构与实现如何用TCP/IP-------TCP/IP应用程序编程接口前面说过，TCP/IP标准并不指定应用程序与TCP/IP协议软件的接口，但并不是说没有提供任何指导，首先，它指定了一些必须具有的操作。这包括：–为通信指定本地资源–指定本地和远程通信端点–初始化连接（客户端）–等待连接（服务器端）–发送和接收数据–生成紧急数据–中断通信–……–在通信结束时释放本地资源同时，TCP/IP标准还指定了一个概念层接口，它是作为一个阐述如何使用TCP/IP的例子，它包含了一系列过程和函数，标准建议了每个过程和函数所需要的参数及其所执行操作的语义，但没有进一步指定数据表示的细节。仔细的接口通常由操作系统来定义，只要完成TCP/IP标准中的功能，可以有不同的细节选择。这样不同的操作系统的应用程序编程接口是各不同的。–BerkeleySoftwareDistributionUNIX的Socket接口是广泛使用的–Windows的接口定义Winsock接口–SystemV的接口定义TLI接口–……操作系统提供的应用程序编程接口又分为两类：–直接由操作系统内核提供的系统调用BSDUNIX　socket–在操作系统外以库函数的方式提供的各种可调用函数Windowssocket一、系统调用–当应用程序要进行系统调用，首先是把控制交到系统调用接口，接口再把控制转到操作系统，由操作系统调用相应的内部进程来执行请求的操作，内部进程完成后，操作系统再通过调用接口把控制权返回应用程序在TCP/IP协议加入操作系统后，操作系统可以有两种方式来帮助应用程序访问内核的TCP/IP协议–用一种新的系统调用–用通常的I/O调用来访问TCP/IP完全用第一种方案较少，因为这样要把所有的概念操作都重新设计采用第二种方案：通过重载通常的I/O调用使得访问协议与通常的I/O一样。较多采用混合方法：易重载的重载，不易重载的用新函数。UNIX的基本的I/O函数（一般设备或文件的I/O操作）–open：为I/O操作准备设备或文件–close：终止使用前面打开的设备和文件–read：从输入设备或文件获取数据–write：向输出设备或文件传输数据–lseek：移到设备或文件指定的位置–ioctl：控制设备或访问它的软件一旦打开某个设备或文件，就给它分配一个描述号，–intdesc;–desc=open(“filename”,O_RDWR,0)在后面，应用程序将使用desc来对该文件进行标识并进行读写操作–read(desc,buffer,)完成相关操作后，关闭–close(desc)–在BSDUNIX中，使用重载上述的I/O调用来实现对协议的部分访问。同时又一些功能不能重载，需要设计一些新的函数BSDUNIXSocket使用混合模式BSDUNIXSocket在设计时还考虑到支持多种通信协议，因此，协议族名称往往是一些函数的参数。TCP/IP是一个单一的协议族BSDUNIXSocket要求必须使用服务类型来指定操作而不是指定某个协。以下为几个在完成socket进程通信机制中需要的系统调用(以下以BSDUNIX为例)sockid=socket(family,type,protocol)//创建socket–其中：family：地址族，即协议族–Type：协议服务类型–Protocol：具体协议–sockid：UNIX用于标识该socket的整数，bind(sockid，localaddr，addrlen)//将本地socket地址（本地地址，本地端口）与所创建的scoket号联系起来，–其中localaddr：指向socket地址结构的指针，TCP/IP的socket地址结构：structsockadd_in{u_shortsin_family;//指明协议族u-shortsin_port;//端口号structin_addrsin_addr;//IP地址charsin_zero[8];//未用}–addrlen：地址结构的长度（以字节为单位）connect(sockid,destaddr,paddrlen)//用于建立socket连接–sockid：欲建立连接的本地socket号–destaddr：指向对方socket地址结构的指针–paddrlen：对方socket地址长度listen(sockid，quelen)//服务器用于确认它愿意建立客户请求的连接–sockid：本地socket号，服务器将从它上面接收客户请求–quelen：请求队列的长度，newsock=accept(sockid,clientaddr,paddrlen)//用于面向连接的服务器建立socket连接–sockid：欲建立连接的本地socket号–clientaddr：指向客户socket地址结构的指针–paddrlen：客户socket地址长度–newsock：一个新的socket号发送数据的系统调用(write)–面向连接write(sockid，buff，bufflen)//缓冲发送writev(sockid，iovector，vectorlen)//集中发送send(sockid，buff，bufflen，flags)//可控缓冲发送–面向无连接sendto(sockid，buff，bufflen，flags，dstadd，addrlen)//可控缓冲发送sendmsg(sockid，message，flags)//可控缓冲发送接收数据的系统调用(read)–与发送的调用是一一对应的，有些参数所不同其它与socket有关的系统调用此外socket调用中还有一些给程序员用的实用函数，例如整数转换函数等等以实现不同体系结构的兼容性。因为BSDUNIXsocket调用是支持多协议族的。（这也是socket函数复杂、受到批评的一个原因）调用的时序关系：利用socket实现并发服务器的例子：intinitsockid，newsockid；if((initsockid=socket(…))0)error(“cantcreatscoket”);if(bind(initsockid，localaddr，addrlen)0error(“binderror”);if(listen(initsockid,5)0)error(“listenerror”);for(；；){newsockid=accept(initsockid，…)if(newsockit0)error(“accepterror”);if(fork()==0){close(initsockid);do(newsockid);exit(o);}close(newsockid);}除了完成socket的系统功能调用，BSDUNIX还提供了一套预定义的符号常量和数据结构声明，应用程序可以用它们来声明数据、指定变量。例如：符号常量SOCK_DGRAM和SOCK_STREAM分别说明采用树举报服务还是流服务这些声明定义在两个头文件中：–#includesys/types.h#includesys/socket.h二、在操作系统外以库函数的方式提供可调用函数WinsockAPI函数–WSAStartup：初始化scoket库–WSACleanup：终止使用scoket库–scoket：创建–connect：–closesocket：–bind–listen–accept–……其它

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