1、第二章 套接口概念,套接口簡介 域和地址簇 地址轉換函數(shù) 利用套接口通信,2.1 套接口簡介（1）,網(wǎng)間進程通信： 單機環(huán)境：不同進程用進程號（PID）唯一標識 網(wǎng)絡環(huán)境：與協(xié)議、地址、端口有關 端口：進程通過系統(tǒng)調用與某端口建立連接后，傳輸層通過端口與進程通信。端口操作類似一般的I/O操作，可以用讀寫原語訪問，端口號類似于文件描述符。不同協(xié)議（如TCP和UDP）可以有相同的端口號，不沖突。 地址：網(wǎng)絡地址、主機地址、進程標識（端口號），一個完整的網(wǎng)間進程通信需要三元組(協(xié)議,本機地址,本機端口號)或五元組標識(協(xié)議,本機地址,本機端口號,遠程主機,遠程端口號) 網(wǎng)絡字節(jié)順序：不同計算機存放多

2、字節(jié)值順序不同，網(wǎng)絡協(xié)議中需指定網(wǎng)絡字節(jié)順序。,2.1 套接口簡介（2）,Client/Server模式： 網(wǎng)間進程通信的主要模式是客戶機/服務器模式?？蛻舫绦蛳蚍粘绦虬l(fā)請求，服務程序接收來自客戶程序的請求并處理，處理后把結果回送給客戶，服務進程一般是先于客戶請求啟動的。這兩個進程往往通過網(wǎng)絡連接在不同機器上，進程間的通信使用網(wǎng)絡編程。 Socket： 應用程序調用編程接口實現(xiàn)網(wǎng)絡編程。Socket（套接字）可以在傳輸層、網(wǎng)際層和數(shù)據(jù)鏈路層上進行編程。,2.1 套接口簡介（3）,Socket的使用 插座的使用,Socket與插座的類比,2.1 套接口簡介（4）,Socket類型 Intern

3、et Socket（Internet地址） UNIX Socket （本地節(jié)點路徑名） X.25 Socket（X.25地址） 只講Internet Socket，常用類型有： 流套接字 SOCK_STREAM：基于TCP協(xié)議。 數(shù)據(jù)報套接字 SOCK_DGRAM ：基于UDP協(xié)議。 原始套接字 SOCK_RAM ：允許對較低層次協(xié)議（如IP、ICMP）直接訪問。 本地套接字：通過socket技術可以實現(xiàn)不同主機上進程間通信，在單一主機上進程間的通信(IPC)也可用socket技術實現(xiàn)，用于移植遠程客戶/服務器程序到單一主機上。,2.1 套接口簡介（5）,使用Socket 使用文件描述符 文件

4、描述符是一個和打開的文件相關聯(lián)的整數(shù)，這個文件可以是真正的文件、網(wǎng)絡連接、管道、終端等。 Socket使用UNIX文件描述符和其他進程通信系統(tǒng)調用。 需要一套專用的函數(shù)來操作 socket() 創(chuàng)建套接口，返回一個文件描述符 connect()、accept()等連接 send()、recv()、read()、write()等讀寫 close() 等關閉套接口,2.2 域和地址族（1）,域 網(wǎng)絡通信需要套接口地址標識自己 創(chuàng)建套接口時使用 int socket(int domain,int type,int protocol); AF_INET域使用的數(shù)據(jù)結構 (地址族) 通用套接口地址（只是

5、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（2）,Socket用到的數(shù)據(jù)結構(P23) #include （1）存儲地址和端口信息的sockaddr struct sockaddr unsigned short sa_family; /*Internet地址簇，AF_INET*/ char sa_data14; /*目標地址和端口信息*/ ;,通用套接字地址結構圖,sin_zero8,IPv4套接字地址結構圖,sa_data14,2.2 域和地址簇（2）,（2）INET協(xié)議簇地址結構sock

6、addr_in,便于訪問 struct sockaddr_in unsigned short sin_family; /*取AF_INET*/ unsigned short sin_port; /*端口號，網(wǎng)絡字節(jié)順序*/ struct in_addr sin_addr; /*IP地址，網(wǎng)絡字節(jié)順序*/ unsigned char sin_zero8; /*使用bzero()或memset()全部置0，*/ ; 注：指向sockaddr_in 的指針和指向sockaddr的指針可互換使用。 （3）32位IPv4地址結構in_addr struct in_addr unsigned long s

7、_addr;,2.2 域和地址簇（3）,說明: 在書中或系統(tǒng)內部定義這些數(shù)據(jù)結構時，定義了很多宏常量或新的類型名，使用時須逐漸認知。如： sockaddr_in 、sockaddr及in_addr結構分別定義如下： 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

8、 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_b.s_b2 ; #define s_net _S_un._S_

9、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 地址轉換函數(shù)（1）,字節(jié)順序的轉換（網(wǎng)絡字節(jié)順序） 主機字節(jié)順序：數(shù)據(jù)在主機上存放的順序，與CPU類型和操作系統(tǒng)有關，如16位整數(shù)7的存放方式： 網(wǎng)絡字節(jié)順序：數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上傳輸?shù)捻樞?，約定高位在先，故一般需要轉換。,InterX86系列芯片 低位在先,Sun公司Sparc芯片Solaris系統(tǒng) 高位在先,2.3 地址轉換函數(shù)（2）,轉換函數(shù)： (h：主機ho

10、st， n：網(wǎng)絡network) 函數(shù)htons()：指Host to Network Short 函數(shù)htonl()： 指Host to Network Long 函數(shù)ntohs()：指Network to Host Short 函數(shù)ntohl()： 指Network to Host Long 注： struct sockaddr_in 中sin_port 和sin_addr需轉換為網(wǎng)絡字節(jié)順序；而sin_family不需轉換，只被內核調用，不發(fā)送到網(wǎng)絡，可以是本機字節(jié)順序。,2.3 地址轉換函數(shù)（3）,初始化一個AF_INET地址 struct sockaddr_in adr_inet;

11、/定義變量adr_inet int adr_len; memset(,2.3 地址轉換函數(shù)（4）,Internet IP地址 網(wǎng)絡地址 主機地址 網(wǎng)絡掩碼 例: IP地址: 9 網(wǎng)絡分類： C類網(wǎng) 網(wǎng)絡地址: 主機地址: *.*.*.19 網(wǎng)絡掩碼: 廣播地址: 55,2.3 地址轉換函數(shù)（5）,處理IP地址 需包含以下頭文件：arpa/inet.h、netinet/in.h、 sys/socket.h （1）點分十進制格式網(wǎng)絡地址 函數(shù)inet_addr() 原型: unsigned lon

12、g int inet_addr(char *src) 例：struct sockaddr_in ina; ina.sin_addr.s_addr=inet_addr(“”); 注：(1) inet_addr()返回的地址已經(jīng)是按照網(wǎng)絡字節(jié)順序的，不必調用htonl()。 (2) inet_addr()發(fā)生錯誤時返回-1，編程時需進行錯誤檢查，如: if (ina.sin_addr.s_addr=inet_addr(“”)0) cout“Address Error!”;,2.3 地址轉換函數(shù)（6）,函數(shù)inet_aton() 原型: int ine

13、t_aton(char *src, struct in_addr *dst) 例：struct sockaddr_in ina; inet_aton(“”,2.3 地址轉換函數(shù)（7）,(2) 網(wǎng)絡地址點分十進制格式 函數(shù)inet_ntoa() 原型: char *inet_ntoa(struct in_addr in) 例：struct sockaddr_in client; coutyou got a connection from n inet_ntoa(client.sin_addr); 注: inet_ntoa()的參數(shù)是struct in_addr,而不是un

14、signed long 函數(shù)inet_ntop() (不要求) 原型: char *inet_ntop(int af,void *src,char *dst,size_t cnt),2.3 地址轉換函數(shù)（8）,例題: 源程序名: addr1.cpp 可執(zhí)行程序: addr1 功能: 用帶參數(shù)的main()函數(shù)輸入一個十進制點分格式的IP地址和端口號，輸出網(wǎng)絡字節(jié)順序的地址和端口號，再將它們轉換為十進制點分格式的IP地址和本機順序端口號并輸出。 編譯連接: g+ addr1.cpp o addr1 運行程序: ./addr1 9 1234 執(zhí)行結果為: 320696778

15、 53764 9 1234,2.3 地址轉換函數(shù)（9）,域名服務（簡稱DNS，將域名轉換為網(wǎng)絡地址） 函數(shù)gethostbyname() 功能：實現(xiàn)域名（或點分十進制）轉換為網(wǎng)絡地址 包含文件：#include 原型：struct hostent *gethostbyname(char *name); 用到的數(shù)據(jù)結構： struct hostent char *h_name; /*主機名*/ char *h_aliases; /*主機別名數(shù)組*/ int h_addrtype; /*返回地址類型，常為AF_INET*/ int h_length; /*地址長度，用字節(jié)數(shù)

16、表示*/ char *h_addr_list; /*主機網(wǎng)絡地址數(shù)組*/ ; #define h_addr h_addr_list0 /*網(wǎng)絡字節(jié)順序的IP地址*/,2.3 地址轉換函數(shù)（10）,例：struct hostent *he; struct sockaddr_in server; he=gethostbyname(“”); server.sin_addr=*(struct in_addr *)he-h_addr); 例題 源程序名: addr2.cpp (修改addr1.cpp) 可執(zhí)行程序: addr2 功能: 用帶參數(shù)的main()函數(shù)輸入一個域名和端口號，輸出網(wǎng)絡字節(jié)順序的地

17、址和端口號，再將它們轉換為十進制點分格式的IP地址和本機順序端口號并輸出。 運行程序: ./addr2 9 1234 ./addr2 1234 說明: 用到gethostbyname()函數(shù),關于地址的獲取 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); 可以寫作: server.sin_

18、addr.s_addr=*(unsigned long *)he-h_addr); 使用命令: hostname 獲得主機名 more /etc/hosts 查看主機名配置文件,超級用戶可以修改.,2.3 地址轉換函數(shù)（11）,端口 當客戶要與另一主機上的服務進程進行通信時，除知道IP地址外，還要知道服務進程守侯的端口號。對于服務進程，它監(jiān)聽相應的端口，以接收客戶進程的請求。不同的服務對應不同的端口號，其對應關系在文件/etc/services中定義。 一般小于1024的端口由UNIX系統(tǒng)保留，大于1024的端口由用戶進程使用（102465535）。,2.3 地址轉換函數(shù)（12）,常見周知口（

19、受操作系統(tǒng)保護，服務程序需root權限編程） /*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 1

20、5 #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 IP

21、PORT_ 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）,連接類型 面向連接的方式，即虛電路方式。 在兩個連接端點間建立一條虛電路，兩端點只有在建立連接后才能傳輸數(shù)據(jù)，且傳輸是可靠的（TCP協(xié)議），套接口類型用SOCK_STREAM。例如telnet就采