1、,第六章 傳輸層,問題：,為什么要有傳輸層？ 傳輸層協(xié)議基本功能？ 傳輸層協(xié)議？,為什么要引入傳輸層,引入傳輸層的原因 消除網(wǎng)絡(luò)層的不可靠性； 提供從源端主機(jī)到目的端主機(jī)的可靠的、與實際使用的網(wǎng)絡(luò)無關(guān)的信息傳輸。,傳輸服務(wù)的基本概念,提供給高層的服務(wù) 傳輸服務(wù)原語 傳輸 Sockfd是調(diào)用socket函數(shù)返回的socket描述符,my_addr是一個指向包含有本機(jī)IP地址及端口號等信息的sockaddr類型的指針；addrlen常被設(shè)置為sizeof(structsockaddr)。 structsockaddr結(jié)構(gòu)類型是用來保存socket信息的： structsockaddr unsign

2、edshortsa_family;/*地址族，AF_xxx*/ charsa_data14;/*14字節(jié)的協(xié)議地址*/ ; sa_family一般為AF_INET，代表Internet(TCP/IP)地址族；sa_data則包含該socket的IP地址和端口號。,Socket編程模型,另外還有一種結(jié)構(gòu)類型： structsockaddr_in shortintsin_family;/*地址族*/ unsignedshortintsin_port;/*端口號*/ structin_addrsin_addr;/*IP地址*/ unsignedcharsin_zero8;/*填充0以保持與struc

3、tsockaddr同樣大小*/ ; 這個結(jié)構(gòu)更方便使用。sin_zero用來將sockaddr_in結(jié)構(gòu)填充到與structsockaddr同樣的長度,可以用bzero()或memset()函數(shù)將其置為零。指向sockaddr_in的指針和指向sockaddr的指針可以相互轉(zhuǎn)換，這意味著如果一個函數(shù)所需參數(shù)類型是sockaddr時，你可以在函數(shù)調(diào)用的時候?qū)⒁粋€指向 sockaddr_in的指針轉(zhuǎn)換為指向sockaddr的指針；或者相反。,Socket編程模型,使用bind函數(shù)時，可以用下面的賦值實現(xiàn)自動獲得本機(jī)IP地址和隨機(jī)獲取一個沒有被占用的端口 號： my_addr.sin_port=0;

4、/*系統(tǒng)隨機(jī)選擇一個未被使用的端口號*/ my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;/*填入本機(jī)IP地址*/ 通過將my_addr.sin_port置為0，函數(shù)會自動為你選擇一個未占用的端口來使用。同樣，通過將my_addr.sin_addr.s_addr置為INADDR_ANY，系統(tǒng)會自動填入本機(jī)IP地址。 注意在使用bind函數(shù)是需要將sin_port轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)優(yōu)先順序；而sin_addr則不需要轉(zhuǎn)換。,Socket編程模型,計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲有兩種字節(jié)優(yōu)先順序：高位字節(jié)優(yōu)先和低位字節(jié)優(yōu)先。Internet上數(shù)據(jù)以高位字節(jié)優(yōu)先順序在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，所以對于在內(nèi)部是

5、以低位字節(jié)優(yōu)先方式存儲數(shù)據(jù)的機(jī)器，在Internet上傳輸數(shù)據(jù)時就需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，否則就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致。 下面是幾個字節(jié)順序轉(zhuǎn)換函數(shù)： htonl()：把32位值從主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序 htons()：把16位值從主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序 ntohl()：把32位值從網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成主機(jī)字節(jié)序 ntohs()：把16位值從網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成主機(jī)字節(jié)序,Socket編程模型,Bind()函數(shù)在成功被調(diào)用時返回0；出現(xiàn)錯誤時返回“-1”并將errno置為相應(yīng)的錯誤號。需要注意的是，在調(diào)用bind函數(shù)時一般不要將端口號置為小于1024的值，因為1到1024是保留端口號，你可以選擇大于1024中

6、的任何一個沒有被占用的端口號。,Socket編程模型,連接的建立 面向連接的客戶程序使用Connect函數(shù)來配置socket并與遠(yuǎn)端服務(wù)器建立一個TCP連接，其函數(shù)原型為: intconnect(intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen); Sockfd是socket函數(shù)返回的socket描述符；serv_addr是包含遠(yuǎn)端主機(jī)IP地址和端口號的指針；addrlen是 遠(yuǎn)端地址結(jié)構(gòu)的長度。Connect函數(shù)在出現(xiàn)錯誤時返回-1，并且設(shè)置errno為相應(yīng)的錯誤碼。進(jìn)行客戶端程序設(shè)計無須調(diào)用bind()，因為這種情況下只需知道目的機(jī)器的IP地址，而

7、客戶通過哪個端口與服務(wù)器建立連接并不需要關(guān)心，socket執(zhí)行體為你的程序自動選擇一個未被占用的端口，并通知你的程序數(shù)據(jù)什么時候到達(dá)端口。,Socket編程模型,Connect函數(shù)啟動和遠(yuǎn)端主機(jī)的直接連接。只有面向連接的客戶程序使用socket時才需要將此socket與遠(yuǎn)端主機(jī)相連。無連接協(xié)議從不建立直接連接。面向連接的服務(wù)器也從不啟動一個連接，它只是被動的在協(xié)議端口監(jiān)聽客戶的請求。,Socket編程模型,Listen函數(shù)使socket處于被動的監(jiān)聽模式，并為該socket建立一個輸入數(shù)據(jù)隊列，將到達(dá)的服務(wù)請求保存在此隊列中，直到程序處理它們 intlisten(intsockfd，intba

8、cklog); Sockfd是Socket系統(tǒng)調(diào)用返回的socket描述符；backlog指定在請求隊列中允許的最大請求數(shù)，進(jìn)入的連 接請求將在隊列中等待accept()它們(參考下文)。Backlog對隊列中等待服務(wù)的請求的數(shù)目進(jìn)行了限制， 大多數(shù)系統(tǒng)缺省值為20。如果一個服務(wù)請求到來時，輸入隊列已滿，該socket將拒絕連接請求，客戶將收 到一個出錯信息。當(dāng)出現(xiàn)錯誤時listen函數(shù)返回-1，并置相應(yīng)的errno錯誤碼。,Socket編程模型,accept()函數(shù)讓服務(wù)器接收客戶的連接請求。在建立好輸入隊列后，服務(wù)器就調(diào)用accept函數(shù)，然后睡眠并等待客戶的連接請求。 intaccept

9、(intsockfd,void*addr,int*addrlen); sockfd是被監(jiān)聽的socket描述符，addr通常是一個指向sockaddr_in變量的指針，該變量用來存放提出連接請求服務(wù)的主機(jī)的信息（某臺主機(jī)從某個端口發(fā)出該請求）；addrlen通常為一個指向值為sizeof(structsockaddr_in)的整型指針變量。出現(xiàn)錯誤時accept函數(shù)返回-1并置相應(yīng)的errno值。 首先，當(dāng)accept函數(shù)監(jiān)視的socket收到連接請求時，socket執(zhí)行體將建立一個新的socket，執(zhí)行體將這個新socket和請求連接進(jìn)程的地址聯(lián)系起來，收到服務(wù)請求的初始socket仍可以繼

10、續(xù)在以前的socket上監(jiān)聽，同時可以在新的socket描述符上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作。,Socket編程模型,數(shù)據(jù)傳輸 Send()和recv()這兩個函數(shù)用于面向連接的socket上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 Send()函數(shù)原型為： intsend(intsockfd,constvoid*msg,intlen,intflags); Sockfd是你想用來傳輸數(shù)據(jù)的socket描述符；msg是一個指向要發(fā)送數(shù)據(jù)的指針；Len是以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)的長度；flags一般情況下置為0（關(guān)于該參數(shù)的用法可參照man手冊）。 Send()函數(shù)返回實際上發(fā)送出的字節(jié)數(shù)，可能會少于你希望發(fā)送的數(shù)據(jù)。在程序中應(yīng)該將send

11、()的返回 值與欲發(fā)送的字節(jié)數(shù)進(jìn)行比較。,Socket編程模型,recv()函數(shù)原型為： intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags); Sockfd是接受數(shù)據(jù)的socket描述符；buf是存放接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)；len是緩沖的長度。Flags也被置為0。 Recv()返回實際上接收的字節(jié)數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)錯誤時，返回-1并置相應(yīng)的errno值。,Socket編程模型,Sendto()和recvfrom()用于在無連接的數(shù)據(jù)報socket方式下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由于本地socket并沒有與遠(yuǎn)端機(jī)器建立連接，所以在發(fā)送數(shù)據(jù)時應(yīng)指明目的地址。,Socke

12、t編程模型,sendto()函數(shù)原型為： intsendto(intsockfd,constvoid*msg,intlen,unsignedintflags,conststructsockaddr*to,inttolen); 該函數(shù)比send()函數(shù)多了兩個參數(shù)，to表示目地機(jī)的IP地址和端口號信息，而tolen常常被賦值為 sizeof(structsockaddr)。Sendto函數(shù)也返回實際發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)長度或在出現(xiàn)發(fā)送錯誤時返回-1。,Socket編程模型,Recvfrom()函數(shù)原型為： intrecvfrom(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedin

13、tflags,structsockaddr*from,int*fromlen); from是一個structsockaddr類型的變量，該變量保存源機(jī)的IP地址及端口號。fromlen常置為sizeof(structsockaddr)。當(dāng)recvfrom()返回時，fromlen包含實際存入from中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。Recvfrom()函數(shù)返回接收到的字節(jié)數(shù)或當(dāng)出現(xiàn)錯誤時返回-1，并置相應(yīng)的errno。 如果你對數(shù)據(jù)報socket調(diào)用了connect()函數(shù)時，你也可以利用send()和recv()進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但該socket 仍然是數(shù)據(jù)報socket，并且利用傳輸層的UDP服務(wù)。但在發(fā)送或接

14、收數(shù)據(jù)報時，內(nèi)核會自動為之加上目地和源地址信息。,Socket編程模型,結(jié)束傳輸 當(dāng)所有的數(shù)據(jù)操作結(jié)束以后，你可以調(diào)用close()函數(shù)來釋放該socket，從而停止在該socket上的任何數(shù)據(jù)操作，close()函數(shù)原型為： close(sockfd); 你也可以調(diào)用shutdown()函數(shù)來關(guān)閉該socket。該函數(shù)允許你只停止在某個方向上的數(shù)據(jù)傳輸，而一個方向上的數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)進(jìn)行。如你可以關(guān)閉某socket的寫操作而允許繼續(xù)在該socket上接受數(shù)據(jù)，直至讀入所有數(shù)據(jù)，shutdown()函數(shù)原型: intshutdown(intsockfd,inthow); Sockfd是需要關(guān)閉的socket的描述符。參數(shù)how允許為shutdown操作選擇以下幾種方式： 0-不允許繼續(xù)接收數(shù)據(jù) 1-不允許繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù) 2-不允許繼續(xù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù),一個簡單的面向連接的Socket程序,server.c監(jiān)聽端口8000，若有連接，則把接收到的字符串變成大寫后，再發(fā)送到客戶端 client.c向服務(wù)端發(fā)送字符串：“A default test string ” ，再顯示由服務(wù)端返回的字符串。 ser