linux网络编程实验报告

河南师范大学设计性实验报告Linux网络编程实验河南师范大学综合性、设计性实验项目简介学院名称（公章）：软件学院2012-2013学年第一学期填表日期：2012年12月10日实验课程名称TCP/IP协议分析实验项目名称Linux网络编程实验实验项目性质1、综合性2、设计性√主讲教师毛文涛开课年级2010开课专业10计算机5、6班（network）实验地点413开课日期2012年9月10日至2013年1月7日开课时间第16周星期二下午5-6节实验项目简介：一、实验目的（1）理解Socket概念；（2）理解并掌握Socket模型下获得本机IP信息的方法；（3）理解并发服务器模型，掌握通用套接字开发技术；（4）掌握Linux平台数据结构的传送方法。二、实验内容（1）编写获得本机IP信息的程序；（2）编写基于并发服务器模式的网络通信原型系统；（3）要求至少综合使用到实验目的中提到的三条或三条以上内容。三、实验条件学院提供网络实验室，1台/学生微型计算机，安装有Linux虚拟机。四、实验原理程序进行网络通信时，是通过IP地址和套接字来访问一个主机的。1.IP地址IP地址的作用是标识计算机的网卡地址，每一台计算机都有一个IP地址。在程序中是通过IP地址来访问一台计算机的。IP地址是32位长度的二进制数值，存储空间是4个字节。例如11000000101010000000000100000110是一台计算机的IP地址。IP地址可以使用点分十进制来表示，192.168.1.1。2.端口所谓端口，是指计算机中为了标识在计算机中访问网络的不同程序而设的编号。端口号是一个16位的无符号整数，对应的十进制取值范围是0~65535。3.TCP与UDPTCP与UDP是两种不同的网络传输方式。两个不同计算机中的程序，使用IP地址和端口，要使用一种约定的方法进行数据传输。TCP与UDP就是网络中的两种数据传输约定，主要的区别是进行数据传输时是否进行连接。TCP：TCP是一种面向连接的网络传输方式。这种方式是可靠的，缺点是传过程复杂，需要占用较多的网络资源。UDP：UDP是一种不面向连接的传输方式。对传输可靠性要求不高时，可以选择使用这种传输方式。4.套接字区分不同应用程序进程间的网络通信和连接，主要使用3个参数。通信的目的IP地址、使用的传输层协议（TCP或UDP）和使用的端口号。在编程时，就是使用这三个参数来构成一个套接字。这个套接字相当于一个接口，可以进行不同计算机程序的信息传输。套接字相关的数据类型：sockaddr用来保存一个套接字，定义方法如下所示。structsockaddr{//指定通信的地址类型。如果是TCP/IP通信，则该值为AF_INET。unsignedshortintsa_family;//最多使用14个字符长度，用来保存IP地址和端口信息。charsa_data[14];};socketaddr_in为了方便初始化端口号、IP地址等信息。structsocketaddr_in{unsignedshortintsin_family;uint16_tsin_port;//套接字使用的端口号structin_addrsin_addr;//需要访问的IP地址unsignedcharsin_zero[8];//未使用的字段，填充为0};套接字类型指的是在网络通信中不同的数据传输方式。例如UDP和TCP就是两种不同的套接字类型。常用的套接字类型有面3种：流套接字（SOCK_STREAM）、数据报套接字（SOCK_DGRAM）、原始套接字（SOCK_RAW）。5.重要的SocketAPI（1）socket（建立一个socket通信）相关函数accept，bind，connect，listen表头文件#includesys/types.h#includesys/socket.h定义函数intsocket(intdomain,inttype,intprotocol);函数说明socket()用来建立一个新的socket，也就是向系统注册，通知系统建立一通信端口。参数domain指定使用何种的地址类型，完整的定义在/usr/include/bits/socket.h内，底下是常见的协议:PF_UNIX/PF_LOCAL/AF_UNIX/AF_LOCALUNIX进程通信协议PF_INET?AF_INETIpv4网络协议PF_INET6/AF_INET6Ipv6网络协议PF_IPX/AF_IPXIPX-Novell协议PF_NETLINK/AF_NETLINK核心用户接口装置PF_X25/AF_X25ITU-TX.25/ISO-8208协议PF_AX25/AF_AX25业余无线AX.25协议PF_ATMPVC/AF_ATMPVC存取原始ATMPVCsPF_APPLETALK/AF_APPLETALKappletalk（DDP）协议PF_PACKET/AF_PACKET初级封包接口参数type有下列几种数值:SOCK_STREAM提供双向连续且可信赖的数据流，即TCP。支持OOB机制，在所有数据传送前必须使用connect()来建立连线状态。SOCK_DGRAM使用不连续不可信赖的数据包连接SOCK_SEQPACKET提供连续可信赖的数据包连接SOCK_RAW提供原始网络协议存取SOCK_RDM提供可信赖的数据包连接SOCK_PACKET提供和网络驱动程序直接通信。protocol用来指定socket所使用的传输协议编号，通常此参考不用管它，设为0即可。返回值成功则返回socket处理代码，失败返回-1。错误代码EPROTONOSUPPORT参数domain指定的类型不支持参数type或protocol指定的协议ENFILE核心内存不足，无法建立新的socket结构EMFILE进程文件表溢出，无法再建立新的socketEACCESS权限不足，无法建立type或protocol指定的协议ENOBUFS/ENOMEM内存不足EINVAL参数domain/type/protocol不合法（2）bind（绑定socket）相关函数socket，accept，connect，listen表头文件#includesys/types.h#includesys/socket.h定义函数intbind(intsockfd,structsockaddr*my_addr,intaddrlen);函数说明bind()用来设置给参数sockfd的socket一个名称。此名称由参数my_addr指向一sockaddr结构，对于不同的socketdomain定义了一个通用的数据结构structsockaddr{unsignedshortintsa_family;charsa_data[14];};sa_family为调用socket（）时的domain参数，即AF_xxxx值。sa_data最多使用14个字符长度。此sockaddr结构会因使用不同的socketdomain而有不同结构定义，例如使用AF_INETdomain，其socketaddr结构定义便为structsocketaddr_in{unsignedshortintsin_family;uint16_tsin_port;structin_addrsin_addr;unsignedcharsin_zero[8];};structin_addr{uint32_ts_addr;};sin_family即为sa_familysin_port为使用的port编号sin_addr.s_addr为IP地址sin_zero未使用。参数addrlen为sockaddr的结构长度。返回值成功则返回0，失败返回-1，错误原因存于errno中。错误代码EBADF参数sockfd非合法socket处理代码。EACCESS权限不足ENOTSOCK参数sockfd为一文件描述词，非socket。（3）listen（等待连接）相关函数socket，bind，accept，connect表头文件#includesys/socket.h定义函数intlisten(ints,intbacklog);函数说明listen()用来等待参数s的socket连线。参数backlog指定同时能处理的最大连接要求，如果连接数目达此上限则client端将收到ECONNREFUSED的错误。Listen()并未开始接收连线，只是设置socket为listen模式，真正接收client端连线的是accept()。通常listen()会在socket()，bind()之后调用，接着才调用accept()。返回值成功则返回0，失败返回-1，错误原因存于errno附加说明listen()只适用SOCK_STREAM或SOCK_SEQPACKET的socket类型。如果socket为AF_INET则参数backlog最大值可设至128。错误代码EBADF参数sockfd非合法socket处理代码EACCESS权限不足EOPNOTSUPP指定的socket并未支援listen模式。（4）connect（建立socket连接）相关函数socket，bind，listen表头文件#includesys/types.h#includesys/socket.h定义函数intconnect(intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen);函数说明connect()用来将参数sockfd的socket连至参数serv_addr指定的网络地址。结构sockaddr请参考bind()。参数addrlen为sockaddr的结构长度。返回值成功则返回0，失败返回-1，错误原因存于errno中。错误代码EBADF参数sockfd非合法socket处理代码EFAULT参数serv_addr指针指向无法存取的内存空间ENOTSOCK参数sockfd为一文件描述词，非socket。EISCONN参数sockfd的socket已是连线状态ECONNREFUSED连线要求被server端拒绝。ETIMEDOUT企图连线的操作超过限定时间仍未有响应。ENETUNREACH无法传送数据包至指定的主机。EAFNOSUPPORTsockaddr结构的sa_family不正确。EALREADYsocket为不可阻断且先前的连线操作还未完成。（5）accept（接受socket连线）相关函数socket，bind，listen，connect表头文件#includesys/types.h#includesys/socket.h定义函数intaccept(ints,structsockaddr*addr,int*addrlen);函数说明accept()用来接受参数s的socket连线。参数s的socket必需先经bind()、listen()函数处理过，当有连线进来时accept()会返回一个新的socket处理代码，往后的数据传送与读取就是经由新的socket处理，而原来参数s的socket能继续使用accept()来接受新的连线要求。连线成功时，参数addr所指的结构会被系统填入远程主机的地址数据，参数addrlen为scokaddr的结构长度。关于结构sockaddr的定义请参考bind()。返回值成功则返回新的socket处理代码，失败返回-1，错误原因存于errno中。错误代码EBADF参数s非合法socket处理代码。EFAULT参数addr指针指向无法存取的内存空间。ENOTSOCK参数s为一文件描述词，非socket。EOPNOTSUPP指定的socket并非SOCK_STREAM。EPERM防火墙拒绝此连线。ENOBUFS系统的缓冲内存不足。ENOMEM核心内存不足。（6）send（经socket传送数据）相关函数sendto，sendmsg，recv，recvfrom，socket表头文件#includesys