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1、第5章 Linux内核简介,5.8 网 络 系 统,在Linux网络中，网络数据从 用户进程传输到网络设备需 要经历四个层次,5.8.1 socket,一个套接字就是与网络的一个连接 socket在逻辑上有三个特征（或要素）： （1）网域。它表明一个插口用于哪一种网络。 （2）类型。它表明在网络中通信所遵循的模式。网络通信中有两种主要的模式，一种称为“有连接”模式，一种称为“无连接”模式。 （3）协议。它表明具体的网络规程。,套接字的三种类型,套接字有三种类型：流式套接字（ SOCK_STREAM），数据报套接字（ SOCK_DGRAM）及原始套接字。 1流式套接字（SOCK_STREAM）:
2、可靠的、面向连接的通讯流。它使用了 TCP，保证了你的数据传输是正确的，并且是顺序的。 2数据报套接字（SOCK_DGRAM）:定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证可靠，无差错。它使用使用者数据报协议 UDP（User Datagram Protocol） 3原始套接字:主要用于一些协议的开发，可以进行比较底层的操作。它功能强大，但是没有上面介绍的两种套接字使用方便，一般的程序也涉及不到原始套接字。,5.8.2 网络分层结构,socket描述符,在 Linux系统中，任何对 I/O的操作，都是通过读或写一个文件描述符来实现的。一个文件描述符只是一个简单的
3、整形数值，代表一个被打开的文件。 socket是一个网络文件描述符首先调用系统函数 socket()，返回一个套接字socket描述符，然后就可以通过对这个套接字描述符进行一些操作：系统函数 send() 和 recv() 。 事实上， write() 和 read() 也可以对套接字描述符进行操作的，但是使用 send() 和 recv() 函数可以对网络数据的传输进行更好的控制。,socket数据结构,struct sockaddr unsigned short sa_family; /* 地址家族, AF_xxx */ char sa_data14; /*14字节协议地址*/ ; sa_
4、family 能够是各种各样的类型，一般都是 “AF_INET”。 sa_data包含套接字中的目标地址和端口信息。 struct sockaddr_in (in 代表 Internet。) struct sockaddr_in short int sin_family; /* 通信类型 */ unsigned short int sin_port; /* 端口 */ struct in_addr sin_addr; /* Internet 地址 */ unsigned char sin_zero8; /* 与sockaddr结构的长度相同*/ ; 用这个数据结构可以轻松处理套接字地址的基本元
5、素。 一定要保证 sin_port和 sin_addr必须是网络字节顺序,基本转换函数,通常使用的整数有两种数据类型：短型（两个字节）和长型（四个字节）。如果你想将一个短型数据从主机字节顺序转换到网络字节顺序的话，有这样一个函数：它是以“ h”开头的（代表“主机”）；紧跟着它的是“ to”，代表“转换到”；然后是“n”代表“网络”；最后是“ s”，代表“短型数据”。 H-to-n-s，就是 htons() 函数。 htons()“Host to Network Short”主机字节顺序转换为网络字节顺序（对无符号短型进行操作 4 bytes） htonl()“Host to Network L
6、ong”主机字节顺序转换为网络字节顺序（对无符号长型进行操作 8 bytes） ntohs()“Network to Host Short “网络字节顺序转换为主机字节顺序（对无符号短型进行操作 4 bytes） ntohl()“Network to Host Long “网络字节顺序转换为主机字节顺序（对无符号长型进行操作 8 bytes）,IP地址转换,函数： inet_addr()，把一个用数字和点表示 IP地址的字符串转换成一个无符号长整型。 ina.sin_addr.s_addr = inet_addr（“166.111.69.52”）; 注意：inet_addr() 返回的地址已经
7、是网络字节顺序了。 函数 inet_ntoa()（“ntoa”代表“ Network to ASCII”）： printf（“%s”, inet_ntoa(ina.sin_addr)）; 这段代码将会把 struct in_addr里面存储的网络地址以数字 .数字.数字.数字的格式显示出来。 inet_ntoa() 返回一个字符指针，它指向一个定义在函数 inet_ntoa() 中的 static类型字符串。所以每次你调用 inet_ntoa()，都会改变最后一次调用 inet_ntoa() 函数时得到的结果。,socket编程,支持socket编程的常用函数： socket()函数 bind
8、()函数 connect()函数 listen()函数 accept()函数 send()和recv()函数 sendto()和recvfrom()函数 close()和shutdown()函数,socket编程,socket() 函数,#include #include int socket（int domain , int type , int protocol）; domain需要被设置为 “AF_INET” type参数告诉内核这个 socket是什么类型，“SOCK_STREAM”或是“ SOCK_DGRAM”。 把 protocol设置为 0 。 套接字创建时没有指定名字客户机用套
9、接字的名字读写它。socket()函数只是简单的返回一个你以后可以使用的套接字描述符。如果发生错误， socket()函数返回 1 。全局变量 errno将被设置为错误代码。,bind() 函数,#include #include int bind (int sockfd , struct sockaddr *my_addr , int addrlen) ; 参数说明： sockfd是由 socket()函数返回的套接字描述符。 my_addr是一个指向 struct sockaddr的指针。 addrlen可以设置为 sizeof(struct sockaddr)。 bind()函数可以帮助
10、你指定一个套接字使用的端口。 当你需要进行端口监听 listen()操作，等待接受一个连入请求的时候，一般都需要经过这一步。如果你只是想进行连接一台服务器，也就是进行 connect() 操作的时候，这一步并不是必须的。 bind()函数调用错误的时候，返回1作为错误发生的标志。errno的值为错误代码。,connect()函数,#include #include int connect (int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen); sockfd ：套接字文件描述符，由 socket()函数返回的。 serv_addr是一个存储远
11、程计算机的 IP地址和端口信息的结构。 addrlen应该是 sizeof(struct sockaddr)。 一定要检测 connect()的返回值：如果发生了错误（比如无法连接到远程主机，或是远程主机的指定端口无法进行连接等）它将会返回错误值 1 。全局变量 errno将会存储错误代码。,listen() 函数,#include int listen(int sockfd, int backlog); sockfd是一个套接字描述符，由 socket()系统调用获得。 backlog是未经过处理的连接请求队列可以容纳的最大数目。 每一个连入请求都要进入一个连入请求队列，等待 listen的
12、程序调用 accept()函数来接受这个连接。当系统还没有调用 accept()函数的时候，如果有很多连接，那么本地能够等待的最大数目就是 backlog的数值。 listen()如果返回 1 ，那么说明在 listen()的执行过程中发生了错误。全局变量 errno中存储了错误代码。 在 listen()函数调用之前，需要使用 bind() 函数来指定使用本地的哪一个端口数值。 如果你想在一个端口上接受外来的连接请求的话，那么函数的调用顺序为： socket() ; bind() ; listen() ; /* 在这里调用 accept()函数 */,accept()函数,#include
13、int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen); sockfd是正在 listen() 的一个套接字描述符。 addr一般是一个指向 struct sockaddr_in结构的指针；里面存储着远程连接过来的计算机的信息（比如远程计算机的 IP地址和端口）。 addrlen是一个本地的整型数值，在它的地址传给 accept()前它的值应该是 sizeof(struct sockaddr_in)；accept()不会在 addr中存储多余addrlen bytes大小的数据。如果accept()函数在 addr中存储的数据量不足 addrlen，则
14、 accept()函数会改变 addrlen的值来反应这个情况。 如果调用 accept()失败的话，accept()函数会返回 1来表明调用失败，同时全局变量 errno将会存储错误代码。 当调用accept()的时候，大致过程是下面这样的：有人尝试调用 connect()来连接你的机器上的某个端口（当然是你已经在 listen()的）。他的连接将被 listen加入等待队列等待 accept()函数的调用（加入等待队列的最多数目由调用 listen()函数的第二个参数 backlog来决定）。 你调用 accept()函数，告诉他你准备连接。 accept()函数返回一个新的套接字描述符，
15、这个描述符就代表了这个连接。这时候你有了两个套接字描述符，返回给你的那个就是和远程计算机的连接，而第一个套接字描述符仍然在你的机器上原来的那个端口上listen()。这时候你所得到的那个新的套接字描述符就可以进行 send()操作和 recv()操作了。,send()函数,#include #include int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags); sockfd是代表你与远程程序连接的套接字描述符。 msg是一个指针，指向你想发送的信息的地址。 len是你想发送信息的长度。 flags发送标记。一般都设为 0。 sen
16、d()函数在调用后会返回它真正发送数据的长度。 注意：send() 所发送的数据可能少于你给它的参数所指定的长度！因为如果你给 send()的参数中包含的数据的长度远远大于 send()所能一次发送的数据，则 send()函数只发送它所能发送的最大数据长度，然后它相信你会把剩下的数据再次调用它来进行第二次发送。所以，记住如果 send()函数的返回值小于 len的话，则你需要再次发送剩下的数据。幸运的是，如果包足够小（小于 1K），那么 send()一般都会一次发送光的。 send()函数如果发生错误，则返回 1 ，错误代码存储在全局变量 errno中。,recv()函数,#include #include int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags）; sockfd是你要读取数据的套接字描述符。 buf是一个指针，指向你能存储数据的内存缓存区域。 len是缓存区的最大尺寸。 flags是 recv() 函数的一个标志，一般都为 0（具体的其他数值和含义请参考 recv()的 man pag
