Linux网络编程课程设计Word格式.docx
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值范围是0~65535。
3.TCP与UDP
TCP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{
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#include<
sys/>
#include<
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/内，底下是常见的协议:
PF_UNIX/PF_LOCAL/AF_UNIX/AF_LOCALUNIX进程通信
协议
PF_INETAF_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-TISO-8208协议
PF_AX25/AF_AX25业余无线协议
PF_ATMPVC/AF_ATMPVC存取原始ATMPVCs
PF_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socket
EACCESS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
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_family
sin_port为使用的port编号
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
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
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。
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
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
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
定义函数intsend（ints,constvoid*msg,intlen,unsignedintfalgs）;
函数说明send（）用来将数据由指定的socket传给对方主机。
参数s为已建立好连接的socket。
参数msg指向欲连线的数据内容，参数len则为数据长度。
参数flags一般设0，
其他数值定义如下
MSG_OOB传送的数据以out-of-band送出。
MSG_DONTROUTE取消路由表查询
MSG_DONTWAIT设置为不可阻断运作
MSG_NOSIGNAL此动作不愿被SIGPIPE信号中断。
返回值成功则返回实际传送出去的字符数，失败返回-1。
错误原因存于errno
错误代码EBADF参数s非合法的socket处理代码。
EFAULT参数中有一指针指向无法存取的内存空间
EINTR被信号所中断。
EAGAIN此操作会令进程阻断，但参数s的socket为不可阻断。
ENOBUFS系统的缓冲内存不足
ENOMEM核心内存不足
EINVAL传给系统调用的参数不正确。
（7）sendto（经socket传送数据）
相关函数send,sendmsg,recv,recvfrom,socket
表头文件#include<
sys/>
#include<
定义函数intsendto（ints,constvoid*msg,intlen,unsignedintflags,const
structsockaddr*to,inttolen）;
函数说明sendto（）用来将数据由指定的socket传给对方主机。
参数s为已建好连线的socket,如果利用UDP协议则不需经过连线操作。
参数msg指向欲连线的数据内容，参数flags一般设0，详细描述请参考send（）。
参数to用来指定欲传送的网络地址，结构sockaddr请参考bind（）。
参数tolen为sockaddr的结果长度。
返回值成功则返回实际传送出去的字符数，失败返回－1，错误原因存于errno中。
错误代码同send。
（8）recv（经socket接收数据）
相关函数recvfrom，recvmsg，send，sendto，socket
定义函数intrecv（ints,void*buf,intlen,unsignedintflags）;
函数说明recv（）用来接收远端主机经指定的socket传来的数据，并把数据存到由参数buf指向的内存空间，参数len为可接收数据的最大长度。
参数flags一般设0。
其他数值定义如下:
MSG_OOB接收以out-of-band送出的数据。
MSG_PEEK返回来的数据并不会在系统内删除，如果再调用recv（）会返回相同的数据内容。
MSG_WAITALL强迫接收到len大小的数据后才能返回，除非有错误或信号产生。
MSG_NOSIGNAL此操作不愿被SIGPIPE信号中断返回值成功则返回接收到的字符数，失败返回-1，错误原因存于errno中。
错误代码同send
（9）recvfrom（经socket接收数据）
相关函数recv，recvmsg，send，sendto，socket
定义函数intrecvfrom（ints,void*buf,intlen,unsignedintflags,structsockaddr*from,int
*fromlen）;
函数说明recv（）用来接收远程主机经指定的socket传来的数据，并把数据存到由参数buf指向的内存空间，参数len为可接收数据的最大长度。
参数flags一般设0，其他数值定义请参考recv（）。
参数from用来指定欲传送的网络地址，结构sockaddr请参考bind（）。
参数fromlen为sockaddr的结构长度。
返回值成功则返回接收到的字符数，失败则返回-1，错误原因存于errno中。
（10）select（I/O复用机制）
>
定义函数intselect（intn,fd_set*readfds,fd_set*writefds,fd_set*exceptfds,structtimeval*
timeout）;
函数说明select（）用来等待文件描述词状态的改变。
参数n代表最大的文件描述词加1，参数
readfds、writefds和exceptfds称为描述词组，是用来回传该描述词的读，写或例外的状况。
底下的宏提供了处理这三种描述词组的方式:
FD_CLR（inrfd,fd_set*set）；
用来清除描述词组set中相关fd的位
FD_ISSET（intfd,fd_set*set）；
用来测试描述词组set中相关fd的位是否为真
FD_SET（intfd,fd_set*set）；
用来设置描述词组set中相关fd的位
FD_ZERO（fd_set*set）；
用来清除描述词组set的全部位
参数timeout为结构timeval，用来设置select（）的等待时间，其结构定义如下
structtimeval
time_ttv_sec;
time_ttv_usec;
返回值如果参数timeout设为NULL则表示select（）没有timeout。
错误代码执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数，如果返回0代表在描述词状态改
变前已超过timeout时间，当有错误发生时则返回-1，错误原因存于errno，此时参
数readfds，writefds，exceptfds和timeout的值变成不可预测。
EBADF文件描述词为无效的或该文件已关闭
EINTR此调用被信号所中断
EINVAL参数n为负值。
范例常见的程序片段:
fs_setreadset；
FD_ZERO（&
readset）;
FD_SET（fd,&
select（fd+1,&
readset,NULL,NULL,NULL）;
if（FD_ISSET（fd,readset）{……}
6.其他函数
（1）inet_ntoa函数说明：
函数将网络字节排序的地址转换为标准的ASCII以点分开的地址
（格式如：
）。
1）函数原型：
char*inet_ntoa（structin_addrin）;
2）函数相关头文件：
netinet/>
arpa/>
3）函数的参数说明：
in：
待转换的IP地址结构。
4）函数返回值：
该函数返回指向点分开的字符串地址的指针，该字符串的空间为静态分配的，这意味着在第二次调用该函数时，上一次调用将会被重写（复盖），所以适当的时候需要保存该串。
（2）inet_addr函数说明：
函数转换网络主机地址（如）为网络字节序二进制值。
in_addr_tinet_addr（constchar*cp）;
同
（1）。
cp为待转换的IP地址字符串指针。
如果参数char*cp无效，函数返回-1（INADDR_NONE），这个函数在处理地址为时也返回－1。
inet_aton和inet_ntoa只能用来来处理IPv4版本的网络字节和主机字节之间的转换。
函数inet_pton和inet_ntop能够兼容地处理IPv4和IPv6。
（3）inet_pton函数说明
intinet_pton（intaf,constchar*src,void*dst）;
函数转换ASCII类型的地址到网络字节序二进制结构。
af：
协议族；
src：
待转换IP地址指针，指向字符型的地址；
dst：
转换结果，网络顺序格式的地址。
执行成功返回1；
如果函数出错将返回-1，并将errno设置为EAFNOSUPPORT；
如果参数af指定的地址族和src格式不对，函数将返回0。
（4）inet_ntop函数说明：
函数转换网络字节序二进制结构到ASCII类型的地址。
constchar*inet_ntop（intaf,constvoid*src,char*dst,socklen_tcnt）;
同inet_pton。
cnt为缓冲区dst的大小；
其它同inet_pton。
成功时返回字符地址的指针；
出错时则返回一个空指针，并将errno
置为ENOSPC。
（5）.存储顺序转换
因为每一个机器内部对变量的字节存储顺序不同（分为大端和小端存储），而网络传输的数据一定是统一的顺序，即网络字节顺序。
所以要调用转换函数，将网络中传输的字节顺序进行统一。
头文件<
中定义了一组转换函数，原型如下：
uint16_thtons（uint16_thost16bitvalue）;
“HosttoNetworkShort”主机字节顺序转换为网络字节顺序（对无符号短型进行操作4bytes）。
uint32_thtonl（uint32_thost32bitvalue）;
“HosttoNetworkLong”主机字节顺序转换为网络字节顺序（对无符号长型进行操作8bytes）。
以上两个函数均返回网络字节序。
uint16_tntohs（uint16_tnet16bitvalue）;
“NetworktoHostShort”网络字节顺序转换为主机字节顺序（对无符号短型进行操作4bytes）。
uint32_tntohl（uint32_tnet32bitvalue）;
“NetworktoHostLong”网络字节顺序转换为主机字节顺序（对无符号长型进行操作8bytes）。
以上两个函数均返回主机字节序。
五、实验步骤
1、准备工作
将虚拟机网络连接设置为桥接方式（自定义->
VMnet0）；
在虚拟机Linux系统中设置网络设备设置为自动获取IP地址方式（DHCP），让后通过ipconfig命令查看eth0的IP地址，并记录。
步骤为：
RedHat主菜单->
系统设置->
网络，编辑按钮，选择单选按钮“自动获取IP地址设置使用”。
设置完毕的检测方法：
可以两个同学之间使用ping命令互相测试。
2、UDP客户端程序设计
设计一个基于UDP协议（SOCK_DGRAM类型套接字）的客户端程序。
程序的功能为，向教师机服务器端程序发送字符串（内容：
学号+姓名）。
服务器端的IP地址默认为（或临时通知），端口号为5555。
（1）使用Linux下的VIM编写代码。
参考程序：
udpclient,观察教师机服务端。
2、TCP客户端程序设计
在上述实验中，如果服务器端故障或网络线路故障，将导致的数据发送不成功称为丢包，但这样的错误，UDP客户端程序却无从察觉，同时客户端也无法获知服务器端是否准备就绪。
设计一个基于TCP议（SOCK_STREAM类型套接字）的客户端程序。
程序的功能为，向教师机服务器端程序发送字符串（内容学号+姓名）。
服务器端的IP地址默认为（或临时通知），端口号为6666。
程序中增加对connect函数连接成功与否的判断，连接成功后发送上述字符串，反之提示连接错误信息。
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