Linux&Unix网络编程复习资料

第一章TCP/IP简介1.OSI模型和TCP/IP模型2.TCP连接的建立TCP连接的建立需要经过3次数据传输（三次握手），步骤如下：(1)服务器必须已经准备好接收客户的连接请求，这通过调用socket、bind和listen函数来完成。客户通过调用connect函数进行主动打开，这引起客户端发送一个SYN分节到服务器端。(2)服务器收到客户端发来的SYN分节后，必须发送ACK对其进行确认，同时发送一个自己的SYN分节给客户端，表示接受客户端建立连接的请求。(3)客户端发送ACK确认服务器SYN，建立连接成功。3.TCP连接的终止当数据传输完毕后，TCP需要发送4个分节终止该连接，释放TCP连接的步骤如下：(1)客户端应用进程调用close，调用close的结果就是发送一个FIN分节主动关闭连接。(2)服务器收到FIN后执行被动关闭，发送ACK对客户端的FIN分节进行确认。(3)当服务器将待发的数据发送完后，调用close关闭它的套接字，这导致它的TCP发送一个FIN分节给客户端。(4)接收到服务器的FIN分节后，对其发送一个ACK确认分节，当前的连接被彻底关闭。第二章套接字编程简介1.套接字的类型套接字支持各种通信协议，目前Linux系统常用的协议有以下两种：(1)INET：IP版本4。(2)INET6：IP版本6。套接字类型是指创建套接字的应用程序要使用的通信服务的类型。Linux系统支持多种套接字类型，最常用的有以下几种：(1)SOCK_STREAM：流式套接字，提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据按字节流、按顺序收发，保证数据在传输过程中无丢失、无冗余。TCP协议支持该套接字。(2)SOCK_DGRAM：数据报套接字，提供面向无连接的服务，数据收发无序，不能保证数据的准确到达。UDP协议支持该套接字。(3)SOCK_RAW：原始套接字。允许对低于传输层的协议或物理网络直接访问例如可以接收和发送ICMP报。常用于检测新的协议。第三章基本TCP套接字编程1.TCP套接字编程TCP套接字编程中，服务器端实现的步骤如下：(1)使用socket()函数创建套接字。(2)将创建的套接字绑定到指定的地址结构。(3)Listen()函数设置套接字为监听模式，使服务器进入被动打开的状态。(4)接受客户端的连接请求，建立连接。(5)接收、应答客户端的数据请求。(6)终止连接。客户端实现的步骤相对比较简单：(1)使用socket()函数创建套接字。(2)调用connect()函数建立一个与TCP服务器的连接。(3)发送数据请求，接收服务器的数据应答。(4)终止连接。2.socket()函数客户端服务器端都存在，产生TCP套接字，作为TCP通信的传输端点#includesys/socket.hintsocket(intfamily,inttype,intprotocol)返回：非负套接字（sockfd）【0，1】－成功；-1－出错。family:协议族；type:套接字类型;protocol：一般为0，除原始套接字外。Family（确定协议类型）type（指明产生套接字类型）AF_INETIPv4协议SOCK_STREAM字节流套接口AF_INET6IPv6协议SOCK_DGRAM数据报套接口【AF_LOCALunix域协议】SOCK_RAW原始套接口AF_ROUTE路由套接口【AF_KEY密钥套接口】3.bind()绑定函数绑定函数的作用就是为调用socket()函数产生的套接字分配一个本地协议地址，建立地址与套接字的对应关系。#includesys/socket.hintbind(intsockfd,conststructsockaddr*addr,socklen_lenlen)返回：0－成功；-1－出错并置errnoSockfd:套接字函数返回的套接字描述符server:指向特定协议的地址结构的指针addrlen:套接字地址结构的长度该函数指明套接字将使用本地的哪一个协议端口进行数据传送（IP地址和端口号），注意：协议地址addr是通用地址。一般而言，服务器调用此函数，而客户则很少调用它。绑定地址时，可以指定地址和端口号，也可以指定其中之一，甚至一个也不指定。通配地址：INADDR_ANY，其值一般为0，它通知内核选择IP地址。IP地址端口结果通配地址0内核选择IP地址和端口号通配地址非0内核选择IP地址，进程指定端口本地IP0进程指定IP地址，内核选择端口本地IP非0进程指定IP地址和端口号若指定端口号为0，调用函数bind时，内核选择一个临时端口(在实际中，端口号都要指定)；但若指定一个通配IP地址，则直到套接字已连接（TCP）或数据报已在套接字上发出（UDP），内核才选择一个本地IP地址。strictsockaddr_inaddr;intport=1234;intopt=SO_REUSEADDR;setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));bzero(&server,sizeof(server));addr.sin_family=AF_INET;addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);addr.sin_port=htons(port);if(bind(fd,(structsockaddr*)&addr,sizeof(addr))==-1){/*错误处理*/}4.listen()监听函数#includesys/socket.hintlisten(intsockfd,intbacklog)返回：0－成功；-1－出错并置errno值；Sockfd:要设置的描述符backlog:规定请求队列中的最大连续数，对队列中等待服务请求的数目进行了限制函数listen仅被服务器调用,它完成两件事情：函数listen将未连接的套接字转化成被动套接字，指示内核应接受指向此套接字的连接请求；函数的第二个参数规定了内核为此套接字排队的最大连接个数；对于给定的监听套接字，内核要维护两个队列未完成连接队列已完成连接队列两个队列之和不超过backlog;在TCP三次握手中监听套接字两个队列的位置如下图所示5.connect()连接函数#includesys/socket.hintconnect(intsockfd,conststructsockaddr*addr,socklen_taddrlen);返回：0－成功；-1－出错；Sockfd:套接字描述符addr:指向服务器套接字地址结构的指针addrlen:套接字地址结构的大小函数connect激发TCP的三路握手过程；仅在成功或出错返回；错误有以下几种情况：（1）如果客户没有收到SYN分节的响应，则返回ETIMEDOUT。（2）如果对客户的SYN的响应是RST，则表明该服务器主机在指定的端口上没有进程在等待与之相连。函数返回错误ECONNREFUSED；（3）如果客户发出的SYN在中间路由器上引发一个目的地不可达ICMP错误，客户上的内核保存此消息，并按第一种情况，连续发送SYN，直到规定时间，返回保存的消息（即ICMP错误）作为EHOSTUNREACH或ENETUNREACH错误返回给进程6.accept()#includesys/socket.hintaccept(intsockfd,structsockaddr*cliaddr,socklen_t*addrlen);返回：[非负描述字（connfd）]1,0－OK；-1－出错；Listenfd:套接字描述符cliaddr:套接字地址结构addrlen:套接字地址结构长度accept函数由TCP服务器调用；从已完成连接队列头返回下一个已完成连接；如果该队列空，则进程进入睡眠状态。函数返回的套接字为已连接套接字，应与监听套接字区分开来【该函数最多返回三个值：一个既可能是新套接字也可能是错误指示的整数，一个客户进程的协议地址（由cliaddr所指），以及该地址的大小（这后两个参数是值－结果参数）；也就是说，】服务器可以通过参数cliaddr来得到请求连接并获得成功的客户的地址和端口号；7.close()#includeunistd.hintclose(intsockfd);返回:0－OK；-1－出错；Sockfd:要关闭的描述符close函数缺省功能是将套接字做上“已关闭”标记，并立即返回到进程。这个套接字不能再为该进程所用。正常情况下，close将引发向TCP的四分节终止序列，但在终止前将发送已排队的数据；如果套接字描述符访问计数在调用close后大于0（在多个进程共享同一个套接字的情况下），则不会引发TCP终止序列（即不会发送FIN分节）；8.Shutdown()#includesys/socket.hintshutdown(intsockfd,inthowto);返回:0－OK；-1－出错，并置相应的errno的值；Sockfd：要关闭的套接字描述符该函数立即发送FIN分节。shutdown根据参数howto关闭指定方向的数据传输；SHUT_RD：关闭连接的读这一半，不再接收套接字中的数据且现留在接收缓冲区的数据作废；SHUT_WD：关闭连接的写这一半（半关闭），当留在套接字发送缓冲区中的数据都被发送，后跟tcp连接终止序列，不管访问计数是否大于0；此后将不能在执行对套接字的任何写操作；SHUT_RDWR：连接的读、写都关闭，这等效于调用shutdown两次，一次调用是用SHUT_RD，第二次用SHUT_WR。9.Read()函数#includeunistd.hintread(intfd,char*buf,intlen);返回:大于0－读写字节大小；-1－出错；调用函数read时，有如下几种情况：套接字接收缓冲区接收数据，返回接收到的字节数；tcp协议收到FIN数据，返回0；tcp协议收到RST数据，返回－1，同时errno为ECONNRESET；进程阻塞过程中接收到信号，返回－1，同时errno为EINTR。read（connfd，buff，strlen（buff））;10.write()函数#includeunistd.hintwrite(intfd,char*buf,intlen);返回:大于0－读写字节大小；-1－出错；Buf：用于发送信息的缓冲区len：缓冲区大小调用函数write，有如下几种情况：套接字发送缓冲区有足够空间，返回发送的字节数；tcp协议接收到RST数据，返回－1，同时errno为ECONNRESET；；进程阻塞过程中接收到信号，返回－1，同时errno为EINTR。write（connfd，buff，strlen（buff））;11.send()发送函数#includesys/types.h#includesys/socket.hssize_tsend(intfd,constvoid*msg,size_tlen,intflags);返回：非0－发送成功的数据长度；-1－出错；flags是传输控制标志，其值定义如下：0：常规操作，如同write()函数MSG_OOB，发送带外数据(TCP紧急数据)。MSG_DONTROUTE：忽略底层协议的路由设置，只能将数据发送给与发送机处在同一个网络中的机器上。12.recv()接收函数#includesys/types.h#includesys/socket.hssize_trecv(intfd,void*buf,size_tlen,intflags);返回：大于0表示成功接收的数据长度；0:对方已关闭，-1:出错。flags是传输控制标志，其值定义如下：0：常规操作，如同read()函数；MSG_PEEK：只查看数据而不读出数据，后续读操作仍然能读出所查看的该数据；MSG_OOB：忽略常规数据，而只读带外数据；MSG_WAITALL：re