UNIX网络编程--第一章TCP/IP简介

悠悠 2022-08-31 09:44 21阅读 0赞

两种网络编程API

1.  套接口(sockets),有时称为“Berkeley套接口”，因为它源自Berkeley Unix。
2.  XTI(X/Open传输接口)，它是对AT&T开发的传输层接口(TLI)经少量修改的产物。
3.  以后我们将遇到术语套接口(socket)的许多不同用法。首先，我们正在使用的应用程序编程接口称为套接口API(sockets API)。它是应用层到传输层的接口。

大多数的网络应用系统包括两部分：客户（client）与服务器（server），两者是通过通信链接的，其中又涉及到了网络通信协议，TCP/IP协议族（又称**网际协议族**）  
![在这里插入图片描述][2b0dc7f0367e4a1baaba0672a3f08ad4.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
在实际生活中，客户与服务器无需处于一个局域网内通信，也可以通过路由器（router，广域网的架构设备）作为传输节点，进行局域网转接到广域网中去。最大的广域网是因特网。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

## 示例代码（一个简单的时间/日期客户程序） ##

//这个头文件含有许多大部分网络程序都需要的系统头文件，并定义了所用到的各种常值(如MAXLINE）
    include "unp.h"
    //命令行参数:形参是命令行参数。ANSI(美国国家标准局）C编译器。
    int main(int argcchar* *argv)
    { 
    	int sockfd.n;
    	char recvline[MAXLINE＋1];
    	struct sockadd_in servaddr;
    	if (argc ! = 2)
    		//系统输入
    		err-quit("usage: a.out<IPaddess>" );
    		
    	//创建TCP套接口:利用socket函数创建网际(AF_INET)字节流和(SOCK_STREAM)套接口，它是TCP套接口的特色名字。
    	//该函数返回一小整数描述字，在以后的其他函数调用中(如随后的connect和read调用)，我们就用它来标识这个套接口。
    	if ( (sockfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
    	
    		//如果socket函数调用失败，我们就调用自己的err-sys放弃执行。该函数输出我们提供的出错消息和所发生系统错误的描述信息
    		//(如“Protocol not supported(协议不受支持)”等)后,终止进程的执行。
    		err-sys("socket error" );
    		
    	//指定服务器IP地址和端口：bzero函数将整个结构都清零
    	bzero(&servadd,sizeof(servaddr));
    	
    	//置地址族为AF_INET
    	servaddr.sin_family = AF_INET;
    	
    	//端口设置为daytime服务器的端口13
    	servaddr.sin_port = htons(13);
    	
    	//置IP地址为命令行的第一个参数值(argv[1]),inet_pton变换命令行参数为合适的格式。
    	if (inet_pton(AF_INET.argv[1],&servaddr,sin-addr)<=0)
    		err_quit("inet_pton error for %s",argv[1];
    		
    	//connect函数用在TCP套接口上的功能是:跟由它的第二个参数所指的套接口地址结构
    	//对应的服务器建立连接。connect的第三个参数说明套接口地址结构的长度,对于网
    	//际套接口地址结构。
    	if(connect(sockfd,(SA * )&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
    		err_sys("connect error");
    	
    	//SA=struct sockaddr,即通用套接口地址结构。套接口函数每次需要一个指向套接口
    	//地址结构的指针时，这个指针必须转换成指向一个通用套接口地址结构的指针类型。
    	while ( (n = read(sockfd,recvline,MAXLINE))>0){ 
    		recvline[n]=0;
    		
    		//读入并输出服务器的应答:我们使用read函数读服务器的应答，并用标准的I/O
    		//函数fputs输出结果。我们必须注意，TCP是一种无记录边界的字节流协议。
    		if(fputs(recvline,stdout) == EOF)
    			err_sys("fputs error" );
    	}
    	if(n<0)
    		err_sys("read error" );
    		
    	//exit语句终止程序。Unix在进程终止时关闭所有描述字,其中包括TCP套接口描述字。
    	exit(0);
    }

## 错误处理：包裹函数 ##

我们知道，使用err\_quit还有err\_sys可以输出出错消息并中止程序，但我们有时候只需要输错报错信息而不中止程序的运行，这就需要用到**包裹函数**了。  
因为多数情况下程序终止于一个错误，我们可以定义包裹函数来简化我们的程序。包裹函数调用实际函数，检查返回值,发生错误时终止进程。确定包裹函数名的约定是大写实际函数名的第一个字符，如:

sockfd= Socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)

Socket的包裹函数为：

int Socket(int family ,int type,int protocol)
    	int n;
    	if( (= socket(family,type,protocol))<0)
    		err_sys("socket orror" );
    	return (n);

在后续，我们通常会将errno的值当成函数返回值返回，当成指示。

int n;
    if((n= pthread mutex-lock(&ndone_mutex))!=0)
    	errnon=n, err_sys("pthread mutex_lock error" );

**Unix errno值**  
每当在一个Unix函数(如socket函数)中发生错误时,全局变量errno将被置成一个指示错误类型的正数﹐函数本身则通常返回一1。err.sys检查errno变量并输出其相应的出错消息(例如，当errno值等于ETIMEDOUT时,将配带着输出“Connection timed out(连接超时)”)。

errno的值只在函数发生错误时设置。如果函数不返回错误，errno的值就无定义。在Unix中，所有的错误值都是常值,具有以E打头的全大写字母名字,在头文件(sys/errno.n中定义。值0不表示任何错误。

## 示例代码（一个简单的时间/日期服务器程序） ##

include "unp.h"
    include<time.h>
    int main(int argc,char * * argy)
    { 
    int listenfd,connfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buff[MAXLINE];
    time-t  ticks;
    
    //创建TCP套接口
    Listenfd = Socket(AF_INET,SOCk_STREAM,0);
    bzero(&servaddr ,sizeof(servaddr ));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    
    //捆绑服务器的总所周知端口到套接口:指定IP地址INADDR.ANY,允许服务器主机有多个接口
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR.ANY);
    servaddr.sin_port=htons(13);
    Bind(listenfd,(SA * ) &servaddr,sizeof(servaddr));
    
    //把套接口变换成监听套接口:通过调用listen函数将此套接口变换成一个监听套接口，它使
    //系统内核接受来自客户的连接。socket、 bind和listen是任何TCP服务器用于准备监听描述字
    //(listening,descriptor)通常的三个步骤。常值LISTENQ在头文件unp.h中定义，它指定系统内
    //核允许在这个监听描述字上排队的最大客户连接数。
    Listen(listenfd,LISTENQ);
    
    //接受客户连接,发送应答:服务器进程在调用Accept函数后处于睡眠状态,它等待客户的连接
    //和内核对它的接受。TCP连接使用三路握手(three一way handshake)来建立，当握手完毕时, 
    //accept函数返回,其返回值是一个称为已连接描述字(connected descriptor)的新描述字(connfd)。
    //此描述字用于与新客户的通信。accept为每个连接到服务器的客户返回一个新的已连接描述字。
    for( ; ;){ 
    	connfd = Accept(listenfd,(SA *)NULL，NULL);
    	//time函数返回当前时间(自Unix纪元1970年以来的秒数),ctime可以将其转换成可读时间格式
    	ticks = time(NULL);
    	snprintf(buff,sizeof(buff)," %.24s\r\n" ,ctime(&ticks));
    	
    	//Write函数将结果返回给客户
    	Write(connfd,buff,strlen(buff));
    	
    	//终止连接:服务器通过调用close关闭与客户的连接。它引发通常的TCP连接终止序列:
    	//每个方向上发送一个FIN,每个FIN又由对方确认。
    	Close(connfd);
    }

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