计算机网络(编程部分)

张建忠[e-mail]网络应用程序与SOCKET编程传输层的主要工作追求的目标：可靠性单机用户：应用程序依赖于底层系统的可靠性，系统保证数据传送到底层后不会丢失和重复网络用户：希望互联网能够提供迅速、准确、可靠的通信功能，保证不发生丢失、重复、错序等可靠性问题传输层：保证端对端数据传输的可靠性传输控制协议TCP用户数据报协议UDP点对点通信与端对端通信互联层：点对点通信传输层：端对端通信端对端通信与虚拟通信平台TCP提供的服务TCP提供的服务：面向连接、可靠、全双工数据流TCP提供的服务特征面向连接（ConnectionOrientation）完全可靠性（CompleteReliability）全双工通信（FullDuplexCommunication）流接口（StreamInterface）连接的可靠建立与优雅关闭（ReliableConnectionStartup&GracefulConnectionShutdown）TCP通信过程建立连接（可靠地建立）发送数据（可靠、全双工、流式数据）关闭连接（优雅地关闭）TCP的可靠性实现必要性：TCP建立在IP协议提供的面向非连接、不可靠的数据报投递服务基础之上TCP需要解决的可靠性问题丢失数据的恢复问题（重传）流量控制问题（窗口）可靠建立与关闭连接问题（三次握手）TCP端口与连接TCP端口：一个TCP连接两端的端点TCP端口的表示：16位的二进制数利用TCP端口可以提供多路复用功能著名的TCP端口号用户数据报协议UDPUDP提供的服务：面向非连接、不可靠服务特点面向非连接，数据直接封装在IP数据报中投递不确认，不排序运行效率高，实现简单利用UDP的应用程序要承担可靠性方面的全部工作UDP的端口UDP利用端口对给定主机上的多个目标进行区分UDP端口使用16位二进制数表示TCP和UDP各自拥有自己的端口号网络编程界面TCP/IP协议通常在操作系统的内核中实现编程界面：由操作系统提供的功能调用，可以使应用程序方便地使用内核的功能socket（套接字）：TCP/IP网络操作系统为网络程序开发提供的典型网络编程界面Socket的位置应用程序1网络编程接口Socket网络通信协议TCP/IP操作系统WindowsUnix...物理通讯介质应用程序2网络编程接口Socket网络通信协议TCP/IP操作系统WindowsUnix...套接字由加利福尼亚大学伯克利分校（UniversityofCalifornia，Berkeley）首创把网络连接看成一个流（Stream），可以向流写字节，也可以从流读取字节为程序员屏蔽了网络的底层细节（媒体类型、信息包的大小、网络地址、信息重发等）Socket通过绑定机制与驱动程序建立关系（通知自己所对应的IP和Port）发送数据：由Socket交给驱动程序向网络发送接收数据：驱动程序收到与Socket绑定的数据后，由驱动程序交给Socket，应用进程从Sokcet中读取SOCKET常用的操作连接远程机器绑定端口接收远程连接请求监听到达的数据发送数据接收数据关闭连接TCP和UDP工作过程SOCKET套接字数据报套接字（datagramsockets）：使用UDP协议，支持主机之间面向非连接、不可靠的信息传输流式套接字（streamsockets）：使用TCP协议，支持主机之间面向连接的、顺序的、可靠的、全双工字节流传输Windows、UNIX、Linux都支持socketJava提供的socketMicrosoft提供的socketWindowsSocketsAPI、CAsyncSocket类、WinSock控件CASYNCSOCKET编程--创建SOCKET构造CAsyncSocket对象利用Create创建和初始化socket(1)//在堆栈上构造CAsyncSocket对象CAsyncSocketsock;(2)//在堆上构造CAsyncSocket对象CAsyncSocket*pSocket=newCAsyncSocket;BOOLCreate(UINTnSocketPort=0,intnSocketType=SOCK_STREAM,longlEvent=FD_READ|FD_WRITE|FD_OOB|FD_ACCEPT|FD_CONNECT|FD_CLOSE,LPCTSTRlpszSocketAddress=NULL);创建SOCKET举例(1)//以流方式创建socketCAsyncSocketMySock；BOOLbFlag=MySock.Create(2000,SOCK_STREAM,FD_ACCEPT);if(!bFlag){……//创建套接口错误处理}……(1)//以数据报方式创建socketCAsyncSocketMySock；BOOLbFlag=MySock.Create(2000,SOCK_DGRAM,FD_READ);if(!bFlag){……//创建套接口错误处理}……发送和接收数据报intSendTo(constvoid*lpBuf,intnBufLen,UINTnHostPort,LPCTSTRlpszHostAddress=NULL,intnFlags=0);intReceiveFrom(void*lpBuf,intnBufLen,CString&rSocketAddress,UINT&rSocketPort,intnFlags=0);客户程序的建连请求BOOLConnect(LPCTSTRlpszHostAddress,UINTnHostPort);服务器程序的连接接受侦听连接请求接受连接请求连接到来后触发FD_ACCEPT事件并调用OnAccept虚函数BOOLListen(intnConnectionBacklog=5);virtualBOOLAccept(CAsyncSocket&rConnectedSocket,SOCKADDR*lpSockAddr=NULL,int*lpSockAddrLen=NULL);发送和接收流式数据virtualintSend(constvoid*lpBuf,intnBufLen,intnFlags=0);virtualintReceive(void*lpBuf,intnBufLen,intnFlags=0);关闭SOCKETvirtualvoidClose();编程过程中需要注意的问题（1/3）选中Windows套接字选项编程过程中需要注意的问题（2/3)添加和定制新socket类：重载OnConnect、OnAccept、OnReceive、OnSend等虚函数编程过程中需要注意的问题（3/3）创建套接口:实例化、初始化和关闭关闭套接口JAVA多线程实现：继承THREAD类（1）编写一个Java类，该类需要继承标准类库提供的Thread类在编写的类中重写父类中的run()方法，该方法中需要包含线程执行的代码在需要创建线程时，new一个编写线程类的实例，调用start()方法进行启动调用start()方法后并不立即执行多线程代码，而是使得该线程变为可运行状态(runnable)JAVA多线程实现：继承THREAD类（2）JAVA多线程实现：继承THREAD类（3）JAVA多线程实现：实现RUNNABLE接口（1）编写一个Java类，该类需要实现runnable接口在编写的类中实现run()方法，该方法中需要包含线程执行的代码在需要创建线程时，首先new一个编写类的实例和一个Thread类实例，并将编写类的实例作为参数传递给Thread类实例调用Thread类的start()方法启动线程调用start()方法后并不立即执行多线程代码，而是使得该线程变为可运行状态(runnable)由于Java没有多重继承机制，因此很多情况下需要采用Runnable接口方式实现多线程能够在一个类中包容所有的代码，有利于封装JAVA多线程实现：实现RUNNABLE接口（2）JAVA多线程实现：实现RUNNABLE接口（3）publicclassMyThreadimplementsRunnable{intcount=1,number;publicMyThread(intnum){number=num;System.out.println(创建线程+number);}publicvoidrun(){while(true){System.out.println(线程+number+:计数+count);if(++count==6)return;}}publicstaticvoidmain(String[]args){for(inti=0;i5;i++)newThread(newMyThread(i+1)).start();}}JAVA中的流式SOCKETJavasocket的基础类：java.net.Socket类封装TCP操作流式Socket服务器套接字（ServerSocket）：在服务器端创建创建ServerScoket绑定IP地址与端口监听连接请求接收连接请求创建普通Socket（用于发送和接收数据）关闭ServerSocket客户端套接字（Socket）：在客户端被创建创建Socket绑定IP地址与端口发送连接请求发送和接收数据关闭Socket常用的SOCKET的构造函数Socket()：Createsanunconnectedsocket,withthesystem-defaulttypeofSocketImpl.Socket(InetAddressaddress,intport)：CreatesastreamsocketandconnectsittothespecifiedportnumberatthespecifiedIPaddress.Socket(InetAddressaddress,intport,InetAddresslocalAddr,intlocalPort)：Createsasocketandconnectsittothespecifiedremoteaddressonthespecifiedremoteport.Socket(Stringhost,intport)：Createsastreamsocketandconnectsittothespecifiedportnumberonthenamedhost.Socket(Stringhost,intport,InetAddresslocalAddr,intlocalPort)：Createsasocketandconnectsittothespecifiedremotehostonthespecifiedremoteport.SOCKET类的常用方法voidclose()：Closesthissocket.voidconnect(SocketAddressendpoint)：Connectsthissockettotheserver.InetAddressgetInetAddress()：Returnstheaddresstowhichthesocketisconnected.InetAddressgetLocalAddress()：Getsthelocaladdresstowhichthesocketisbound.intgetPort()：Returnstheremoteportnumbertowhichthissocketisconnected.intgetLocalPort()：Returnsthelocalportnumbertowhichthissocketisbound.SocketAddressgetLocalSocketAddress()：Returnstheaddre