网络应用程序设计.ppt

1/322/32OSI参考模型参考模型应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层网络模型网络模型TCP/IP参考模型参考模型应用层应用层传输层传输层网络层网络层网络接口层网络接口层物理层物理层3/32数据封装数据封装4/32网络层协议网络层协议 Internet 协议（协议（IP）该协议被设计成互联分组交换通信网，以形成一个该协议被设计成互联分组交换通信网，以形成一个网际通信环境。它负责在源网际通信环境。它负责在源主机和目的地主机之间主机和目的地主机之间传输来自其较高层软件的称为数据报文的数据块，传输来自其较高层软件的称为数据报文的数据块，它在源和目的地之间提供非连接型传递服务。它在源和目的地之间提供非连接型传递服务。5/32传输层协议传输层协议传输层协议包括传输控制协议和用户数据报文协议。传输层协议包括传输控制协议和用户数据报文协议。传输控制协议（传输控制协议（TCP）：）：该协议对建立网络上用户进程之间的对话负责，它确保该协议对建立网络上用户进程之间的对话负责，它确保进程之间的可靠通信，所提供的功能如下：进程之间的可靠通信，所提供的功能如下：监听输入对话建立请求监听输入对话建立请求请求另一网络站点对话请求另一网络站点对话可靠的发送和接收数据可靠的发送和接收数据适度的关闭对话适度的关闭对话6/32传输层协议传输层协议 用户数据报文协议（用户数据报文协议（UDP）：）：UDP 提供不可靠的非连接型传输层服务提供不可靠的非连接型传输层服务，它允许在源和目的地之间传送数据，它允许在源和目的地之间传送数据，而不必在传送数据之前建立对话。它主而不必在传送数据之前建立对话。它主要用于那些非连接型的应用程序，如：要用于那些非连接型的应用程序，如：视频点播。视频点播。7/32应用协议应用协议这部分主要包括这部分主要包括Telnet，文件传送协，文件传送协议（议（FTP 和和TFTP），简单文件传送），简单文件传送协议（协议（SMTP）和域名服务（）和域名服务（DNS）等协议。等协议。8/32套接字套接字socket有三种类型：有三种类型： 流式套接字（流式套接字（SOCK_STREAM）流式的套接字可以提供可靠的、面向连流式的套接字可以提供可靠的、面向连接的通讯流。它使用了接的通讯流。它使用了TCP协议。协议。TCP保证了数据传输的正确性和顺序性。保证了数据传输的正确性和顺序性。Linux中的网络编程通过中的网络编程通过Socket(套接字套接字)接接口实现，口实现，Socket是一种文件描述符。是一种文件描述符。9/32数据报套接字（数据报套接字（SOCK_DGRAM）数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证可靠，无差错保证可靠，无差错,它使用数据报协议它使用数据报协议UDP。原始套接字原始套接字原始套接字允许对低层协议如原始套接字允许对低层协议如IP或或ICMP直接访直接访问，主要用于新的网络协议的测试等。问，主要用于新的网络协议的测试等。10/32地址结构地址结构struct sockaddr_inshort int sin_family; /* Internet地址族地址族 */unsigned short int sin_port; /* 端口号端口号 */struct in_addr sin_addr; /* IP地址地址 */unsigned char sin_zero8; /* 填填0 */编程中对编程中对sockaddr_in数据结构进行操作。数据结构进行操作。11/32地址结构地址结构struct in_addrunsigned long s_addr;s_addr: 32位的地址。位的地址。12/32地址转换地址转换IP地址通常由数字加点地址通常由数字加点(192.168.0.1)的形式表示，而在的形式表示，而在struct in_addr中使用的是中使用的是IP地址是由地址是由32位的整数表示位的整数表示的，为了转换我们可以使用下面两个函数：的，为了转换我们可以使用下面两个函数：v int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp)v char *inet_ntoa(struct in_addr in)函数里面函数里面 a 代表代表 ascii n 代表代表network.第一个函数表示第一个函数表示将将a.b.c.d形式的形式的IP转换为转换为32位的位的IP,存储在存储在 inp指针里指针里面。第二个是将面。第二个是将32位位IP转换为转换为a.b.c.d的格式。的格式。13/32字节序转换字节序转换不同类型的不同类型的 CPU 对变量的字节对变量的字节存储顺序可能存储顺序可能不同：有的系统是高位在前，低位在后，而不同：有的系统是高位在前，低位在后，而有的系统是低位在前，高位在后，而网络传有的系统是低位在前，高位在后，而网络传输的数据顺序是一定要统一的。所以当内部输的数据顺序是一定要统一的。所以当内部字节存储顺序和网络字节顺序不同时，就一字节存储顺序和网络字节顺序不同时，就一定要进行转换。定要进行转换。14/32字节序转换字节序转换32bit的整数的整数(0 x01234567)从地址从地址0 x100开始：开始：v小端字节序：v大端字节序：15/32字节顺序转换字节顺序转换网络字节顺序是网络字节顺序是TCP/IP中规定好的一种数据中规定好的一种数据表示格式，它与具体的表示格式，它与具体的CPU类型、操作系统类型、操作系统等无关，从而可以保证数据在不同主机之间等无关，从而可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释。网络字节顺序采用传输时能够被正确解释。网络字节顺序采用big endian排序方式。排序方式。16/32字节顺序转换字节顺序转换为什么要进行字节序转换？为什么要进行字节序转换？例：例：INTEL的的CPU使用的小端字节序使用的小端字节序MOTOROLA 68k系列系列CPU使用的是大端字节序使用的是大端字节序 MOTOROLA发一个发一个16位数据位数据0X1234给给INTEL, 传到传到INTEL时时 ,就被就被INTEL解释为解释为0X3412 。17/32字节序转换字节序转换v htons把把unsigned short类型从主机序转换到网络序类型从主机序转换到网络序v htonl把把unsigned long类型从主机序转换到网络序类型从主机序转换到网络序v ntohs把把unsigned short类型从网络序转换到主机序类型从网络序转换到主机序v ntohl把把unsigned long类型从网络序转换到主机序类型从网络序转换到主机序18/32IP与主机名与主机名在网络上标识一台机器可以用在网络上标识一台机器可以用IP，也可以使用主机名。，也可以使用主机名。struct hostent *gethostbyname(const char *hostname)struct hostentchar *h_name;char *h_aliases;int h_addrtype;int h_length;/* 主机的正式名称主机的正式名称 */* 主机的别名主机的别名 */* 主机的地址类型主机的地址类型 AF_INET*/* 主机的地址长度主机的地址长度 */char *h_addr_list; /* 主机的主机的IP地址列表地址列表 */#define h_addr h_addr_list0 /* 主机的第一个主机的第一个IP地址地址*/19/32地址转换地址转换IP地址通常由数字加点地址通常由数字加点(192.168.0.1)的形式表示，而在的形式表示，而在struct in_addr中使用的是中使用的是IP地址是由地址是由32位的整数表示位的整数表示的，为了转换我们可以使用下面两个函数：的，为了转换我们可以使用下面两个函数：v int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp)v char *inet_ntoa(struct in_addr in)函数里面函数里面 a 代表代表 ascii n 代表代表network.第一个函数表示第一个函数表示将将a.b.c.d形式的形式的IP转换为转换为32位的位的IP,存储在存储在 inp指针里指针里面。第二个是将面。第二个是将32位位IP转换为转换为a.b.c.d的格式。的格式。20/32函数函数进行进行Socket编程的常用函数有：编程的常用函数有： socket创建一个创建一个socket。 bind用于绑定用于绑定IP地址和端口号到地址和端口号到socket。 connect该函数用于绑定之后的该函数用于绑定之后的client端，与服务器建端，与服务器建立连接。立连接。21/32操作函数操作函数listen设置能处理的最大连接要求，设置能处理的最大连接要求，Listen()并未开始接收连并未开始接收连线，只是设置线，只是设置socket为为listen模式。模式。accept用来接受用来接受socket连接。连接。send发送数据发送数据recv接收数据接收数据22/32基于基于TCP-服务器服务器1. 创建一个创建一个socket，用函数，用函数socket()2. 绑定绑定IP地址、端口等信息到地址、端口等信息到socket上，用函上，用函数数bind()3. 设置允许的最大连接数，用函数设置允许的最大连接数，用函数listen()4. 接收客户端上来的连接，用函数接收客户端上来的连接，用函数accept()5. 收发数据，用函数收发数据，用函数send()和和recv()，或者，或者read()和和write()6. 关闭网络连接关闭网络连接23/32基于基于TCP-客户端客户端1. 创建一个创建一个socket，用函数，用函数socket()2. 设置要连接的对方的设置要连接的对方的IP地址和端口等属性地址和端口等属性3. 连接服务器，用函数连接服务器，用函数connect()4. 收发数据，用函数收发数据，用函数send()和和recv()，或者，或者read()和和write()5. 关闭网络连接关闭网络连接24/32基于基于TCP的流程图的流程图25/32实例实例tcp_server.ctcp_client.c26/32基于基于UDP-服务器服务器1. 创建一个创建一个socket，用函数，用函数socket()2. 绑定绑定IP地址、端口等信息到地址、端口等信息到socket上，上，用函数用函数bind()3. 循环接收数据，用函数循环接收数据，用函数recvfrom()4. 关闭网络连接关闭网络连接27/32基于基于UDP-客户端客户端1. 创建一个创建一个socket，用函数，用函数socket()2. 绑定绑定IP地址、端口等信息到地址、端口等信息到socket上，上，用函数用函数bind()3. 设置对方的设置对方的IP地址和端口等属性地址和端口等属性4. 发送数据，用函数发送数据，用函数sendto()5. 关闭网络连接关闭网络连接28/32基于基于UDP29/32服务器模型服务器模型在网络程序里面在网络程序里面,一般来说都是许多客户对应一一般来说都是许多客户对应一个服务器，为了处理客户的请求个服务器，为了处理客户的请求, 对服务端的程对服务端的程序就提出了特殊的要求。目前最常用的服务器模序就提出了特殊的要求。目前最常用的服务器模型有：型有：循环服务器循环服务器:服务器在同一个时刻只可以响应服务器在同一个时刻只可以响应一个客户端的请求一个客户端的请求并发服务器并发服务器:服务器在同一个时刻可以响应多服务器在同一个时刻可以响应多个客户端的请求个客户端的请求30/32TCP循环服务器循环服务器TCP服务器接受一个客户端的连接服务器接受一个