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1、计算机网络编程,第四讲 套接字API,套接字的概念 Berkeley套接字 套接字概要 套接字主要系统调用 用于整数转换的函数调用 在程序中使用套接字调用 套接字调用参数相关的符号常量,目录,计算机网络编程,电子科大计算机学院,计算机网络编程,电子科大计算机学院,什么是套接字,1. 套接字是一个主机本地应用程序所创建的, 为操作系统所控制的接口 (“门”) . 2. 应用进程通过这个接口,使用传输层提供的服务, 跨网络发送(或接收)消息. 3.Client/server模式的通信接口套接字接口.,来自UNIX系统 Berkeley套接字 ARPA要求伯克利分校将TCP/IP移植到UNIX中 需
2、要创建一个接口，便于应用程序使用这个接口 进行网络通信 尽可能使用现有的系统调用,同时添加新的系统调用支持TCP/IP。 这个系统被称为BSD UNIX (Berkeley Software Distribution)，成为事实上的标准 1981提出于BSD4.1 UNIX,本书基于BSD4.4 版本,计算机网络编程,电子科大计算机学院,Berkeley套接字,考虑：接口是专门针对TCP/IP协议, 还是可以为其它协议所用呢? 方法一:定义专门支持TCP/IP通信的一些函数 方法二:定义支持一般网络通信的函数，用参数使TCP/IP通信作为一种特例 Berkeley套接字使用第二种办法，具有通用
3、性，TCP/IP是一个族PF_INET 另外，应用程序知名使用服务的类型，而不是指定协议名 争论： 通用性没有必要，使应用程序难以阅读 通用性可以使程序员免于了解协议族的细节,计算机网络编程,电子科大计算机学院,指明一个协议接口,文件描述符：进程的文件描述符表的下标。OS中每个进程对应一个文件描述符表，表中每个元素指向和文件相对应的一个内部的数据结构。 套接字和文件类似，每个活动套接字使用一个小整数标识，进程的文件描述符和套接字描述符值不能相同 socket函数：创建套接字，返回描述符（不是open函数）,计算机网络编程,电子科大计算机学院,套接字概要套接字描述符,0： 1： 2： 3：,进程
4、的文件描述符表 （一个进程一张）,用于文件0的内部数据结构,用于文件1的内部数据结构,用于文件2的内部数据结构,用于文件3的内部数据结构,调用socket将创建一个新的描述符条目 结构的许多字段是其他的系统调用来填,计算机网络编程,电子科大计算机学院,套接字概要针对套接字的数据结构,0： 1： 2： 3： 4：,描述符表 （一个进程一张）,family: PF_INET,service: SOCK_STREAM,Local IP:,Remote IP:,Local port:,Remote port:,:,创建方式相同，使用方式不同 等待传入连接的套接字被动，如服务器套接字 发起连接的套接字主
5、动，如客户套接字 指明端点地址：创建时不指定，使用时指明 TCP/IP需要指明协议端口号和IP地址 TCP/IP协议族和地址族的对应： TCP/IP协议族：PF_INET 对应的TCP/IP的地址族：AF_INET,计算机网络编程,电子科大计算机学院,套接字概要主动套接字和被动套接字,套接字系统定义的一般化的地址结构 （地址族，该族的端点地址）,计算机网络编程,电子科大计算机学院,类属地址结构,套接字的普通C定义结构 struct sockaddr u_char sa_len; u_short sa_family； char sa_data14;/14B 通用的地址结构（只是很适用于AF_IN
6、ET族中的地址）,TCP/IP的地址定义 struct sockaddr_in u_char sin_len; u_short sin_family； u_short sin_port；/2B struct in_addr sin_addr;/4B char sin_zero8;/8B IP专用的结构,套接字调用分为两组： 主调用：提供下层功能的访问 实用例程：提供帮助 套接字调用带有参数，允许以多种方式来使用它们。 可被客户或服务器使用 可被TCP或UDP使用 可使用特定或非特定的远程端点地址,计算机网络编程,电子科大计算机学院,套接字API的主要系统调用,int Socket( int d
7、omain, int type, int protocol) 功能：创建一个新的套接字，返回套接字描述符 参数说明： domain：域类型，指明使用的协议栈，如TCP/IP使用的是 PF_INET type: 指明需要的服务类型, 如 SOCK_DGRAM: 数据报服务，UDP协议 SOCK_STREAM: 流服务，TCP协议 protocol:一般都取0（由系统根据服务类型选择默认的协议） 请创建一个用于TCP通信的套接字。 举例：s=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0),计算机网络编程,电子科大计算机学院,一些主调用的套接字API:,功能：为套接字指明一个本地端点地址
8、 TCP/IP协议使用sockaddr_in结构，包含IP地址和端口号 服务器使用它来指明熟知的端口号，然后等待连接 参数说明： Sockfd:套接字描述符，指明创建连接的套接字 my_addr:本地地址，IP地址和端口号 addrlen :地址长度 举例：bind(sockfd, (struct sockaddr *),计算机网络编程,电子科大计算机学院,int bind(int sockfd,struct sockaddr * my_addr,int addrlen),功能： 面向连接的套接字使用它将一个套接字置为被动模 式，并准备接收传入连接。用于服务器，指明某个 套接字连接是被动的 参
9、数说明： Sockfd:套接字描述符，指明创建连接的套接字 input_queue_size:该套接字使用的队列长度,指定在请求队列中允许的最大请求数 请将套接字设为被动模式，并允许最大请求数为20。 举例：listen(sockfd,20),计算机网络编程,电子科大计算机学院,int listen(int sockfd,int input_queue_size),功能：获取传入连接请求，返回新的连接的套接字描述符。 为每个新的连接请求创建了一个新的套接字，服务器只对新的连接使用该套接字，原来的监听套接字接收其他的连接请求。 新的连接上传输数据使用新的套接字，使用完毕，服务器将关闭这个套接字。
10、 参数说明： Sockfd:套接字描述符，指明正在监听的套接字 addr:提出连接请求的主机地址 addrlen:地址长度 举例：new_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *),计算机网络编程,电子科大计算机学院,int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen);,功能： 同远程服务器建立主动连接，成功时返回0，若连接失败返回1。 参数说明： Sockfd:套接字描述符，指明创建连接的套接字 Server_addr:指明远程端点：IP地址和端口号 sockaddr_len :地
11、址长度 举例(P49): connect(s,remaddr,remaddrlen),计算机网络编程,电子科大计算机学院,int connect（int sockfd,struct sockaddr *server_addr,int sockaddr_len）,功能： 在TCP连接上发送数据,返回成功传送数据的长度，出错时返回1。 send会将外发数据复制到OS内核中，也可以使用send发送面向连接的UDP报文。 参数说明： sockfd:套接字描述符 data:指向要发送数据的指针 data_len:数据长度 flags:通常为0 举例(p50)：send(s,req,strlen(req)
12、,0);,计算机网络编程,电子科大计算机学院,int send(int sockfd, const void * data, int data_len, unsigned int flags),功能：基于UDP发送数据报，返回实际发送的数据长度，出错时返回1 参数说明： sockfd:套接字描述符 data:指向要发送数据的指针 data_len:数据长度 flags:通常为0 remaddr:远端地址：IP地址和端口号 remaddr_len :地址长度 举例：sendto(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *),计算机网络编程,电子科大计算
13、机学院,int sendto(int sockfd, const void * data, int data_len, unsigned int flags, struct sockaddr *remaddr,sock_len remaddr_len）,功能： 从TCP接收数据,返回实际接收的数据长度，出错时返回1。 服务器使用其接收客户请求，客户使用它接受服务器的应答。如果没有数据，将阻塞。 如果TCP收到的数据大于(/小于)缓存的大小，只抽出能够填满缓存的足够数据(/抽出所有数据并返回它实际接收的字节数)。 也可以使用recv接收面向连接的UDP的报文，若缓存不能装下整个报文，填满缓存后剩
14、下的数据将被丢弃。 参数说明： Sockfd:套接字描述符 Buf:指向内存块的指针 Buf_len:内存块大小，以字节为单位 flags:一般为0（MSG_WAITALL接收到指定长度数据时才返回） 举例：recv(sockfd,buf,8192,0),计算机网络编程,电子科大计算机学院,int recv(int sockfd, void *buf, int buf_len,unsigned int flags);,功能：从UDP接收数据，返回实际接收的字节数，失败时返回1 参数说明： Sockfd:套接字描述符 buf:指向内存块的指针 buf_len:内存块大小，以字节为单位 flags
15、:一般为0 from:远端的地址，IP地址和端口号 fromlen:远端地址长度 举例：recvfrom(sockfd,buf,8192,0, ,(struct sockaddr *),计算机网络编程,电子科大计算机学院,int recvfrom(int sockfd, void *buf, int buf_len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,sock_len *fromlen);,功能： 撤销套接字. 如果只有一个进程使用，立即终止连接并撤销该套接字，如果多个进程共享该套接字，将引用数减一，如果引用数降到零，则关闭连接并撤销套接字。 参数
16、说明： Sockfd:套接字描述符 举例：close(socket_descriptor),计算机网络编程,电子科大计算机学院,close(int sockfd);,read和write 在UNIX和Linux中，可以代替recv和send,因为都调用内核的sosend实现。 小结：,计算机网络编程,电子科大计算机学院,套接字API中的主要系统调用,socket* connect* send(write)* recv(read)* close* bind *,listen * accept * recvfrom* sendto*,recvmsg sendmsg shutdown getpeername getsockopt setsockopt,不同的结构的机器阅读数据时使用不同的顺序 16 bit integer:,计算机网络编程,电子科大计算机学院,字节顺序转换,Low Byte,High Byte,High Byte,Low Byte,
