1、第六章 網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)基本知識(shí),6.1 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的概念 6.1.1.什么是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序 6.1.2.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的標(biāo)識(shí)問(wèn)題 6.1.3.客戶(hù)/服務(wù)器模型,6.1網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的概念,6.1.1.什么是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序 應(yīng)用程序，可分為2種： 1)無(wú)需其他程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，其他程序也不使用它輸出的數(shù)據(jù)（進(jìn)程之間 不存在 通信問(wèn)題） 2)需要與其他應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換才能完成其功能（進(jìn)程之間 存在 通信問(wèn)題） 進(jìn)程間通信，可分為2種： 1)單機(jī)系統(tǒng)中的進(jìn)程之間的通信 2)不同系統(tǒng)間，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行的進(jìn)程間的通信（網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序）,6.1網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的概念,6.1.2.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的標(biāo)識(shí)問(wèn)題 同一系統(tǒng)

2、中不同進(jìn)程間的通信，通過(guò)系統(tǒng)分配的進(jìn)程ID來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程。 ？網(wǎng)絡(luò)中，為了 唯一標(biāo)識(shí) 網(wǎng)絡(luò)中 通信的一個(gè)進(jìn)程是否 也可以 通過(guò) 進(jìn)程ID 來(lái) 唯一標(biāo)識(shí)？ 網(wǎng)絡(luò)中，為了唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中通信的一個(gè)進(jìn)程使用一個(gè) 三元組 三元組 僅僅 指定了通信的一條連接 的 半個(gè)部分(半相關(guān)) 完整表示通信中2個(gè)進(jìn)程，需要六元組(全相關(guān)),6.1網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的概念,6.1.2.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的標(biāo)識(shí)問(wèn)題 互聯(lián)網(wǎng)中通信主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議，在運(yùn)輸層中可使用TCP或UDP協(xié)議 ？是否可以呢？ 協(xié)議格式不同，在傳輸層無(wú)法識(shí)別數(shù)據(jù)，無(wú)法正常通信。 簡(jiǎn)化為五元組：,6.1網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的概念,6.1.3.客戶(hù)/服務(wù)器模型 網(wǎng)

3、絡(luò)應(yīng)用程序，一般以C/S模型方式工作 所具資源為非對(duì)稱(chēng) 要求有一套雙方都能共同識(shí)別的規(guī)則（協(xié)議），且在通信兩端被實(shí)現(xiàn)。 C和S的關(guān)系一般為多對(duì)多。,服務(wù)器提供服務(wù)的方式：,協(xié)議,C/S模型特點(diǎn)（P96）,(Telnet) (FTP),第六章 網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)基本知識(shí),6.2TCP/IP應(yīng)用程序工作模型與網(wǎng)絡(luò)編程接口 6.2.1.TCP/IP應(yīng)用程序工作模型 6.2.2. Windows Sockets概念 6.2.3. Winsock規(guī)范的目標(biāo)及相關(guān)概念,6.2TCP/IP應(yīng)用程序工作模型與網(wǎng)絡(luò)編程接口,6.2.1.TCP/IP應(yīng)用程序工作模型 ？TCP/IP 協(xié)議 的 功能 由誰(shuí) 實(shí)現(xiàn)？ 一般由

4、 操作系統(tǒng)內(nèi)核 來(lái)實(shí)現(xiàn) （協(xié)議核心內(nèi)容在低3層(傳輸層、IP層、網(wǎng)絡(luò)接口層)，被封裝在操作系統(tǒng)中） ？如何在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中使用TCP/IP協(xié)議？ 為保證安全、可靠性，用戶(hù)一般不能對(duì)核心進(jìn)行操作和使用 操作系統(tǒng) 給 用戶(hù)提供 使用內(nèi)核的 接口（網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序編程接口）,6.2TCP/IP應(yīng)用程序工作模型與網(wǎng)絡(luò)編程接口,6.2.1.TCP/IP應(yīng)用程序工作模型 明確 3點(diǎn)： 1)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，是使用系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議完成用戶(hù)程序的功能 2)不是由用戶(hù)去實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議各層的功能 3)進(jìn)行TCP/IP程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題：熟悉所用平臺(tái)提供的 網(wǎng)絡(luò)編程接口(API) Windows環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)編程接口:

5、Windows Sockets Socket： 套接口、套接字、接口、插口,6.2TCP/IP應(yīng)用程序工作模型與網(wǎng)絡(luò)編程接口,6.2.2. Windows Sockets概念 Sockets Unix操作系統(tǒng)下流行的一種API 1983年在伯克利分校的4.2BSD操作系統(tǒng)中首先引用，被稱(chēng)為“Berkeley Socket API” 開(kāi)始僅僅支持TCP/IP協(xié)議，后增加對(duì)OSI協(xié)議的支持 Windows Sockets 簡(jiǎn)稱(chēng)Winsock，Windows環(huán)境下的一套網(wǎng)絡(luò)編程規(guī)范，1991年根據(jù)Berkeley Socket API 制定 Windows 環(huán)境下 網(wǎng)絡(luò)編程 事實(shí)上 的 標(biāo)準(zhǔn)（開(kāi)放的

6、，支持多協(xié)議）。,1.來(lái)源,6.2.2. Windows Sockets概念 現(xiàn)在開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序都使用Winsock2 要使用，需要在代碼中添加的： 1）頭文件winsock2.h （ 代碼第1行） 2）到WS2_32.lib庫(kù)的鏈接 （ 代碼第2行）,6.2TCP/IP應(yīng)用程序工作模型與網(wǎng)絡(luò)編程接口,2.版本,#include / #pragma comment(lib,WS2_32),6.2.2. Windows Sockets概念 在Winsock規(guī)范中，將Winsock API函數(shù)集分為：,6.2TCP/IP應(yīng)用程序工作模型與網(wǎng)絡(luò)編程接口,3.分類(lèi),4.對(duì)多線程的支持,來(lái)源于BSD

7、Socket API，又根據(jù)Windows操作系統(tǒng) 進(jìn)行了擴(kuò)充，核心內(nèi)容符合Berkeley Socket 風(fēng)格的 庫(kù)函數(shù)又使程序員能夠充分利用Windows消息驅(qū)動(dòng) 機(jī)制進(jìn)行編程。,一個(gè)進(jìn)程可包含 一個(gè) 或 多個(gè) 同時(shí)執(zhí)行的線程。,6.2.3. Winsock規(guī)范的目標(biāo)及相關(guān)概念 Winsock規(guī)范的2個(gè)目標(biāo)： 1）給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者提供一套簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)編程API。 2）讓各家網(wǎng)絡(luò)軟件供應(yīng)商能根據(jù)這套規(guī)范建立各自符合Winsock標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用程序。 Winsock兼容的：遵守Winsock規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)軟件 Winsock提供者： Winsock兼容實(shí)現(xiàn)的提供者 能夠與Winsock兼容實(shí)現(xiàn)

8、協(xié)同工作的應(yīng)用程序，都被認(rèn)為是 具有Winsock接口的。稱(chēng)為Winsock應(yīng)用程序,6.2TCP/IP應(yīng)用程序工作模型與網(wǎng)絡(luò)編程接口,第六章 網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)基本知識(shí),6.3套接口概念及其編程原理 6.3.1.套接口（Socket） 6.3.2.套接口的分類(lèi) 6.3.3. 套接口編程原理 6.3.4. 對(duì)錯(cuò)誤的處理機(jī)制 P196 6.3.5. 網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序 P148,6.3.1.套接口（Socket） Winsock API 依靠 套接口 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì) 套接口 的 本質(zhì)：通信過(guò)程中所使用的一些緩沖區(qū)及相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,6.3套接口概念及其編程原理,主機(jī)A,主機(jī)B,基于TCP/IP 的網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)

9、絡(luò)管理軟件,網(wǎng)卡,6.3.2.套接口的分類(lèi) 流式套接口：使用TCP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)報(bào)式套接口：使用UDP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn) 原始套接口：允許對(duì)較低層協(xié)議（eg：IP、ICMP）進(jìn)行直接訪問(wèn),6.3套接口概念及其編程原理,6.3.4.對(duì)錯(cuò)誤的處理機(jī)制 P196 對(duì)Winsock函數(shù)而言，返回錯(cuò)誤很常見(jiàn)，如果發(fā)生錯(cuò)誤，應(yīng)該使用WSAGetLastError( )函數(shù)以獲得錯(cuò)誤的詳細(xì)說(shuō)明 int WSAGetLastError( ) 返回：錯(cuò)誤代碼 eg: printf(socket Error = %dn,WSAGetLastError(); 錯(cuò)誤代碼的值的聲明在頭文件Winsock2.h中,6.3套接口

10、概念及其編程原理,6.3.5.網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序 P148 不同主機(jī)對(duì)字節(jié)值的存儲(chǔ)順序不同“主機(jī)字節(jié)順序” 存儲(chǔ)由多個(gè)字節(jié)組成的字時(shí)，有的計(jì)算機(jī)在起始地址處存放整數(shù)的： 低序號(hào)字節(jié) （小序在前） 高序號(hào)字節(jié) （大序在前） Windows 采用 小序在前 的 存儲(chǔ)方式 IP地址 端口號(hào),按計(jì)算機(jī)各自的主機(jī)字節(jié)順序表示 網(wǎng)絡(luò)中，為保證數(shù)據(jù)的正確性，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中 必須指定“網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序”（大序在前）,6.3套接口概念及其編程原理,6.3.5.網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序 P148 2個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)2B的 “主機(jī)字節(jié)順序”和“網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序”間的轉(zhuǎn)換 htons（） ntohs（） 2個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)4B的 “主機(jī)字節(jié)順序”和“網(wǎng)絡(luò)

11、字節(jié)順序”間的轉(zhuǎn)換 htonl（） ntohl（）,6.3套接口概念及其編程原理,P152 inet_addr inet_ntoa,第六章 網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)基本知識(shí),6.4Winsock API基本函數(shù)套接口與連接建立 P103P115 6.4.1.打開(kāi)Winsock 6.4.2.創(chuàng)建套接口 6.3.3. 指定本地地址（綁定） 6.3.4. 監(jiān)聽(tīng) 6.3.5. 請(qǐng)求連接 6.3.5. 接受連接,服務(wù)器端,流程 /-加載動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)- /-創(chuàng)建流式套節(jié)字S，使用socket()- /-創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體,用于記錄自己的地址- /-綁定自己的地址，使用bind() - /-監(jiān)聽(tīng)，使用listen() - /-創(chuàng)

12、建結(jié)構(gòu)體,用于記錄客戶(hù)端的地址- /-創(chuàng)建套節(jié)字cli,用于記錄accept的結(jié)果- /-循環(huán)接受客戶(hù)的連接請(qǐng)求，使用accept（）- /-關(guān)閉套節(jié)字S ，終止對(duì)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的訪問(wèn)-,#include #pragma comment(lib,“WS2_32”) #include void main() printf( 加載等待中. ); /-加載動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)- WORD wVersionRequested MAKEWORD(2,2） ； WSADATA wsaData; if(WSAStartup(wVersionRequested, ,函數(shù)WSAStartup 定義： int WSAStart

13、up（ WORD wVersionRequested , LPWSADATA 1pWSAData ）； wVersionRequested ，為雙字節(jié)型數(shù)值，高位字節(jié)為副版本號(hào)，低位字節(jié)為主版本號(hào) 使用 宏 MAKEWORD（X，Y）,X為高位字節(jié)，Y為低位字節(jié),/指定準(zhǔn)備加載Winsock庫(kù)的版本,/指向WSADATA結(jié)構(gòu)的指針， 用于返回DLL庫(kù)信息,eg： MAKEWORD（2，2） 等同 0 x0202,函數(shù)WSAStartup 定義： int WSAStartup（ WORD wVersionRequested , LPWSADATA 1pWSAData ）； 1pWSAData ，

14、該參數(shù)是 指向 WSADATA結(jié)構(gòu) 的 指針（ WSAStartup函數(shù)用它加載的庫(kù)版本的相關(guān)信息填在結(jié)構(gòu)體WSADATA里） 結(jié)構(gòu)體WSADATA P103,/指定準(zhǔn)備加載Winsock庫(kù)的版本,/指向WSADATA結(jié)構(gòu)的指針， 用于返回DLL庫(kù)信息,typedef struct WSAData WORD wVersion; WORD wHighVersion; char szDescriptionWSADESCRIPTION_LEN+1; char szSystemStatusWSASYS_STATUS_LEN+1; unsigned short iMaxSockets; unsigned

15、 short iMaxUdpDg; char FAR * lpVendorInfo; WSADATA, FAR * LPWSADATA;,P103,/-創(chuàng)建流式套節(jié)字s，使用socket()- SOCKET s; s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); / s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(s = = INVALID_SOCKET) printf(Failed socket n); printf(socket Error = %dn,WSAGetLastError(); ,函數(shù)socket 定義

16、： SOCKET socket（ int af， int type， int protocol ）； af ：套接字要使用的協(xié)議地址族，用常量AF_INET表示使 用IP地址 type：描述套接字的協(xié)議類(lèi)型,使用 protocol：說(shuō)明套接字使用的特定協(xié)議,SOCK_STREAM SOCK_DGRAM SOCK_RAW,IPPROTO_TCP IPPROTO_UDP IPPROTO_RAW,eg：s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);,函數(shù)socket 函數(shù)調(diào)用成功：返回新創(chuàng)建的套接口號(hào)（無(wú)符號(hào)整型數(shù)據(jù)） 調(diào)用錯(cuò)誤：返回INVALID_SO

17、CKET if(s = INVALID_SOCKET) printf(Failed socket n); 函數(shù)socket 為 五元組 指定了 協(xié)議 這 一 元,返回的s，稱(chēng)為：套接口的描述字 或 套接口句柄,/-(綁定)指定本地地址bind- struct sockaddr_in Sadd； Sadd.sin_family=AF_INET； Sadd.sin_porthtons（5555）； Sadd.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY)； /inet_addr() If(bind(s,(sockaddr*),/struct so

18、ckaddr_in *name= (struct sockaddr*),函數(shù)bind 定義： int bind（ SOCKET s， const struct sockaddr FAR* name， int namelen ）； s：未綁定套接口的句柄 (上一步創(chuàng)建的) name：與指定協(xié)議有關(guān)的地址結(jié)構(gòu)指針,在Winsock中使用 sockaddr_in結(jié)構(gòu) 指定 IP地址和端口信息 namelen：地址參數(shù)(name)的長(zhǎng)度,用sizeof（Sadd） 獲得,函數(shù)bind 定義： int bind（ SOCKET s， const struct sockaddr FAR* name， in

19、t namelen ）； struct sockaddr /一般不使用這個(gè)結(jié)構(gòu)體 unsigned short sa_family; / 地址族 char sa_data14; / 14B 協(xié)議地址 ;,函數(shù)bind struct sockaddr_in short sin_family; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr char sin_zero8;/不用,用0填充 - struct in _ addr union structu_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; S_un_b; structu_short s_w1,s_

20、w2;S_un_w; u_long S_addr; S_un,struct sockaddr_in Sadd； Sadd.sin_addr.S_un.S_addr= inet_addr(),函數(shù)bind Struct sockaddr_in short sin_family; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr char sin_zero8;/不用,用0填充 eg： struct sockaddr_in Sadd； Sadd.sin_family=AF_INET； Sadd.sin_porthtons（5555）； Sadd

21、.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY)； 如果Sadd.sin_porthtons（0）；/系統(tǒng)自動(dòng)分配一個(gè)數(shù)值為10245000的端口號(hào),函數(shù)bind struct in _ addr union structu_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; S_un_b; structu_short s_w1,s_w2;S_un_w; u_long S_addr; S_un eg：（家庭作業(yè)：回去試一試，輸出結(jié)果） Sadd.sin_addr. S_un.S_un_b.s_b1=192; Sadd.sin_addr.S_un.S_un_b.s_

22、b2=168; Sadd.sin_addr.S_un.S_un_b.s_b3=1; Sadd.sin_addr.S_un.S_un_b.s_b4=1;,函數(shù)bind 函數(shù)調(diào)用成功返回0 調(diào)用錯(cuò)誤返回SOCKET_ERROR /-1 If(bind(s,(sockaddr*) 幫助： bind(SOCKET s , const sockaddr* name , int namelen),/-(進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)) listen- if(listen(s, 2) = SOCKET_ERROR） printf (Failed listen()n);,函數(shù)listen 定義： int listen（ SOC

23、KET s， int backlog， ）； s：套接口的句柄 (之前已經(jīng)創(chuàng)建) Backlog ：等待連接的最大隊(duì)列長(zhǎng)度 （當(dāng)寫(xiě)為SOMAXCONN下層服務(wù)提供者將該套接字設(shè)置為最大合理值） eg： listen(s, 2） 如果服務(wù)器端連接數(shù)限制在2，當(dāng)有3臺(tái)客戶(hù)機(jī)同時(shí)發(fā)出連接請(qǐng)求，第三個(gè)請(qǐng)求的客戶(hù)端將收到“連接試圖被拒絕”的錯(cuò)誤代碼 10061,函數(shù)listen 函數(shù)調(diào)用成功返回0 調(diào)用錯(cuò)誤返回SOCKET_ERROR if(listen(s, 2) = SOCKET_ERROR) printf (Failed listen()n);,/-循環(huán)接受客戶(hù)的連接請(qǐng)求 accept（）- struct sockaddr_in clientadd; /結(jié)構(gòu)體sockaddr_in int addLe