Internet Sockets 网络编程指南Word格式文档下载.docx
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∙数据报Socket
∙阻塞
∙select（）--多路同步I/O，酷！
∙参考资料
∙DisclaimerandCallforHelp
什么是socket？
你始终听到人们谈论着"
socket"
，而你不知道他的确切含义。
那么，现在我告诉你：
他是使用Unix文件描述符（fieldescriptor）和其他程序通讯的方式。
什么？
Ok--你也许听到一些Unix高手（hacker）这样说：
“呀，Unix中所有的东西就是文件！
”那个家伙也许正在说到一个事实：
Unix程序在执行任何形式的I/O的时候，程序是在读或者写一个文件描述符。
一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数。
但是（注意后面的话），这个文件可能是一个网络连接，FIFO，管道，终端，磁盘上的文件或者什么其他的东西。
Unix中所有的东西是文件！
因此，你想和Internet上别的程序通讯的时候，你将要通过文件描述符。
最好相信刚才的话。
现在你脑海中或许冒出这样的念头：
“那么我从哪里得到网络通讯的文件描述符呢，聪明人？
”无论如何，我要回答这个问题：
你利用系统调用socket（）。
他返回套接口描述符（socketdescriptor），然后你再通过他来调用send（）和recv（）。
“但是...”，你可能现在叫起来，“如果他是个文件描述符，那么为什么不用一般的调用read（）和write（）来通过套接口通讯？
”简单的答案是：
“你可以使用一般的函数！
”。
详细的答案是：
“你可以，但是使用send（）和recv（）让你更好的控制数据传输。
”
有这样一个事实：
在我们的世界上，有很多种套接口。
有DARPAInternet地址（Internet套接口），本地节点的路径名（Unix套接口），CCITTX.25地址（你可以完全忽略X.25套接口）。
也许在你的Unix机器上还有其他的。
我们在这里只讲第一种：
Internet套接口。
Internet套接口的两种类型
什么意思？
有两种Internet套接口？
是的。
不，我在撒谎。
其实还有很多，但是我可不想吓着你。
我们这里只讲两种。
Exceptforthissentence,whereI'
mgoingtotellyouthat"
RawSockets"
arealsoverypowerfulandyoushouldlookthemup.
好了，好了。
那两种类型是什么呢？
一种是"
StreamSockets"
，另外一种是"
DatagramSockets"
。
我们以后谈到他们的时候也会用到"
SOCK_STREAM"
和"
SOCK_DGRAM"
数据报套接口有时也叫“无连接套接口”（如果你确实要连接的时候用connect（）。
）
流式套接口是可靠的双向通讯的数据流。
如果你向套接口安顺序输出“1，2”，那么他们将安顺序“1，2”到达另一边。
他们也是无错误的传递的，有自己的错误控制。
有谁在使用流式套接口？
你可能听说过telnet，不是吗？
他就使用流式套接口。
你需要你所输入的字符按顺序到达，不是吗？
同样，WWW浏览器使用的HTTP协议也使用他们。
实际上，当你通过端口80telnet到一个WWW站点，然后输入“GETpagename”的时候，你也可以得到HTML的内容。
为什么流式套接口可以达到高质量的数据传输？
他使用了“传输控制协议（TheTransmissionControlProtocol）”，也叫“TCP”（请参考RFC-793获得详细资料。
）TCP控制你的数据按顺序到达并且没有错误。
你也许听到“TCP”是因为听到过“TCP/IP”。
这里的IP是指“Internet协议”（请参考RFC-791.）IP只是处理Internet路由而已。
那么数据报套接口呢？
为什么他叫无连接呢？
为什么他是不可靠的呢？
恩，有这样的事实：
如果你发送一个数据报，他可能到达，他可能次序颠倒了。
如果他到达，那么在这个包的内部是无错误的。
数据报也使用IP作路由，但是他不选择TCP。
他使用“用户数据报协议（UserDatagramProtocol）”，也叫“UDP”（请参考RFC-768.）
为什么他们是无连接的呢？
主要原因是因为他并不象流式套接口那样维持一个连接。
你只要建立一个包，在目标信息中构造一个IP头，然后发出去。
不需要连接。
应用程序有：
tftp,bootp等等。
“够了！
”你也许会想，“如果数据丢失了这些程序如何正常工作？
”我的朋友，每个程序在UDP上有自己的协议。
例如，tftp协议每发出一个包，收到者发回一个包来说“我收到了！
”（一个“命令正确应答”也叫“ACK”包）。
如果在一定时间内（例如5秒），发送方没有收到应答，他将重新发送，直到得到ACK。
这一点在实现SOCK_DGRAM应用程序的时候非常重要。
网络理论
既然我刚才提到了协议层，那么现在是讨论网络究竟如何工作和演示SOCK_DGRAM的工作。
当然，你也可以跳过这一段，如果你认为已经熟悉的话。
朋友们，现在是学习数据封装（DataEncapsulation）的时候了！
这非常非常重要。
It'
ssoimportantthatyoumightjustlearnaboutitifyoutakethenetworkscoursehereatChicoState;
-）.主要的内容是：
一个包，先是被第一个协议（在这里是TFTP）包装（“封装”），然后，整个数据（包括TFTP头）被另外一个协议（在这里是UDP）封装，然后下一个（IP），一直重复下去，直到硬件（物理）层（Ethernet）。
当另外一台机器接收到包，硬件先剥去Ethernet头，内核剥去IP和UDP头，TFTP程序再剥去TFTP头，最后得到数据。
现在我们终于讲到臭名远播的网络分层模型（LayeredNetworkModel）。
这种网络模型在描述网络系统上相对其他模型有很多优点。
例如，你可以写一个套接口程序而不用关心数据的物理传输（串行口，以太网，连接单元接口（AUI）还是其他介质。
因为底层的程序为你处理他们。
实际的网络硬件和拓扑对于程序员来说是透明的。
不说其他废话了，我现在列出整个层次模型。
如果你要参加网络考试，可一定要记住：
∙应用层（Application）
∙表示层（Presentation）
∙会话层（Session）
∙传输层（Transport）
∙网络层（Network）
∙数据链路层（DataLink）
∙物理层（Physical）
物理层是硬件（串口，以太网等等）。
应用层是和硬件层相隔最远的--他是用户和网络交互的地方。
这个模型如此通用，如果你想，你可以把他作为修车指南。
把他应用到Unix，结果是：
∙应用层（ApplicationLayer）（telnet,ftp,等等）
∙传输层（Host-to-HostTransportLayer）（TCP,UDP）
∙Internet层（InternetLayer）（IP和路由）
∙网络访问层（NetworkAccessLayer）（网络层，数据链路层和物理层）
现在，你可能看到这些层次如何协调来封装原始的数据了。
看看建立一个简单的数据包有多少工作？
哎呀，你将不得不使用"
cat"
来完成他们！
简直是笑话。
对于流式套接口你要作的是send（）发送数据。
对于数据报式套接口你按照你选择的方式封装数据然后用sendto（）。
内核将为你建立传输层和Internet层，硬件完成网络访问层。
这就是现代科技。
现在结束我们的网络理论速成班。
哦，忘记告诉你关于路由的事情了。
但是我不准备谈他。
如果你真的想知道，那么参考IPRFC。
如果你从来不曾了解他，也没有关系，你还活着不是吗。
structs
终于到达这里了，终于谈到编程了。
在这章，我将谈到被套接口用到的各种数据类型。
因为他们中的一些太重要了。
首先是简单的一个：
socketdescriptor。
他是下面的类型：
int
仅仅是一个常见的int。
从现在起，事情变得不可思议了。
请跟我一起忍受苦恼吧。
注意这样的事实：
有两种字节排列顺序：
重要的字节在前面（有时叫"
octet"
），或者不重要的字节在前面。
前一种叫“网络字节顺序（NetworkByteOrder）”。
有些机器在内部是按照这个顺序储存数据，而另外一些则不然。
当我说某数据必须按照NBO顺序，那么你要调用函数（例如htons（））来将他从本机字节顺序（HostByteOrder）转换过来。
如果我没有提到NBO，那么就让他是本机字节顺序吧。
我的第一个结构（TM）--structsockaddr.这个数据结构为许多类型的套接口储存套接口地址信息：
structsockaddr{
unsignedshortsa_family;
/*addressfamily,AF_xxx*/
charsa_data[14];
/*14bytesofprotocoladdress*/
};
sa_family能够是各种各样的事情，但是在这篇文章中是"
AF_INET"
sa_data为套接口储存目标地址和端口信息。
看上去很笨拙，不是吗。
为了对付structsockaddr，程序员创造了一个并列的结构：
structsockaddr_in（"
in"
代表"
Internet"
.）
structsockaddr_in{
shortintsin_family;
/*Addressfamily*/
unsignedshortintsin_port;
/*Portnumber*/
structin_addrsin_addr;
/*Internetaddress*/
unsignedcharsin_zero[8];
/*Samesizeasstructsockaddr*/
这个数据结构让可以轻松处理套接口地址的基本元素。
注意sin_zero（他被加入到这个结构，并且长度和structsockaddr一样）应该使用函数bzero（）或memset（）来全部置零。
Also,andthisistheimportantbit,apointertoastructsockaddr_incanbecasttoapointertoastructsockaddrandvice-versa.这样的话即使socket（）想要的是structsockaddr*，你仍然可以使用structsockaddr_in，andcastitatthelastminute!
同时，注意sin_family和structsockaddr中的sa_family一致并能够设置为"
最后，sin_port和sin_addr必须是网络字节顺序（NetworkByteOrder）！
你也许会反对道：
"
但是，怎么让整个数据结构structin_addrsin_addr按照网络字节顺序呢?
要知道这个问题的答案，我们就要仔细的看一看这个数据结构：
structin_addr,有这样一个联合（unions）：
/*Internetaddress（astructureforhistoricalreasons）*/
structin_addr{
unsignedlongs_addr;
他曾经是个最坏的联合，但是现在那些日子过去了。
如果你声明"
ina"
是数据结构structsockaddr_in的实例，那么"
ina.sin_addr.s_addr"
就储存4字节的IP地址（网络字节顺序）。
如果你不幸的系统使用的还是恐怖的联合structin_addr，你还是可以放心4字节的IP地址是和上面我说的一样（这是因为#define。
ConverttheNatives!
我们现在到达下个章节。
我们曾经讲了很多网络到本机字节顺序，现在是采取行动的时刻了！
你能够转换两种类型：
short（两个字节）和long（四个字节）。
这个函数对于变量类型unsigned也适用。
假设你想将short从本机字节顺序转换为网络字节顺序。
用"
h"
表示"
本机（host）"
，接着是"
to"
，然后用"
n"
网络（network）"
，最后用"
s"
short"
：
h-to-n-s,或者htons（）（"
HosttoNetworkShort"
）。
太简单了...
如果不是太傻的话，你一定想到了组合"
，"
，和"
l"
但是这里没有stolh（）（"
ShorttoLongHost"
）函数，但是这里有：
∙htons（）--"
∙htonl（）--"
HosttoNetworkLong"
∙ntohs（）--"
NetworktoHostShort"
∙ntohl（）--"
NetworktoHostLong"
现在，你可能想你已经知道他们了。
你也可能想：
如果我改变char的顺序会怎么样呢?
我的68000机器已经使用了网络字节顺序，我没有必要去调用htonl（）转换IP地址。
你可能是对的，但是当你移植你的程序到别的机器上的时候，你的程序将失败。
可移植性！
这里是Unix世界！
记住：
在你将数据放到网络上的时候，确信他们是网络字节顺序。
最后一点：
为什么在数据结构structsockaddr_in中，sin_addr和sin_port需要转换为网络字节顺序，而sin_family不需要呢?
答案是：
sin_addr和sin_port分别封装在包的IP和UDP层。
因此，他们必须要是网络字节顺序。
但是sin_family域只是被内核（kernel）使用来决定在数据结构中包含什么类型的地址，所以他应该是本机字节顺序。
也即sin_family没有发送到网络上，他们可以是本机字节顺序。
IP地址和如何处理他们
现在我们很幸运，因为我们有很多的函数来方便地操作IP地址。
没有必要用手工计算他们，也没有必要用<
<
操作符来操作long。
首先，假设你用structsockaddr_inina，你想将IP地址"
132.241.5.10"
储存到其中。
你要用的函数是inet_addr（），转换numbers-and-dots格式的IP地址到unsignedlong。
这个工作可以这样来做：
ina.sin_addr.s_addr=inet_addr（"
）;
注意：
inet_addr（）返回的地址已经是按照网络字节顺序的，你没有必要再去调用htonl（）。
上面的代码可不是很健壮（robust），因为没有错误检查。
inet_addr（）在发生错误的时候返回-1。
记得二进制数吗?
在IP地址为255.255.255.255的时候返回的是（unsigned）-1！
这是个广播地址！
记住正确的使用错误检查。
好了，你现在可以转换字符串形式的IP地址为long了。
那么你有一个数据结构structin_addr，该如何按照numbers-and-dots格式打印呢?
在这个时候，也许你要用函数inet_ntoa（）（"
ntoa"
意思是"
networktoascii"
）：
printf（"
%s"
inet_ntoa（ina.sin_addr））;
他将打印IP地址。
注意的是：
函数inet_ntoa（）的参数是structin_addr，而不是long。
同时要注意的是他返回的是一个指向字符的指针。
在inet_ntoa内部的指针静态地储存字符数组，因此每次你调用inet_ntoa（）的时候他将覆盖以前的内容。
例如：
char*a1,*a2;
.
a1=inet_ntoa（ina1.sin_addr）;
/*thisis198.92.129.1*/
a2=inet_ntoa（ina2.sin_addr）;
/*thisis132.241.5.10*/
address1:
%s\n"
a1）;
address2:
a2）;
运行结果是：
address1:
132.241.5.10
address2:
如果你想保存地址，那么用strcpy（）保存到自己的字符数组中。
这就是这章的内容了。
以后，我们将学习转换"
whitehouse.gov"
形式的字符串到正确的IP地址（请看后面的DNS一章。
socket（）--得到文件描述符！
我猜我不会再扯远了--我必须讲socket（）这个系统调用了。
这里是详细的定义：
#include<
sys/types.h>
sys/socket.h>
intsocket（intdomain,inttype,intprotocol）;
但是他们的参数怎么用?
首先，domain应该设置成"
，就象上面的数据结构structsockaddr_in中一样。
然后，参数type告诉内核是SOCK_STREAM类型还是SOCK_DGRAM类型。
最后，把protocol设置为"
0"
（注意：
有很多种domain、type，我不可能一一列出了，请看socket（）的manpage。
当然，还有一个"
更好"
的方式去得到protocol。
请看getprotobyname（）的manpage。
socket（）只是返回你以后在系统调用种可能用到的socket描述符，或者在错误的时候返回-1。
全局变量errno中储存错误值。
（请参考perror（）的manpage。
bind（）--我在哪个端口?
一旦你得到套接口，你可能要将套接口和机器上的一定的端口关联起来。
（如果你想用listen（）来侦听一定端口的数据，这是必要一步--MUD经常告诉你说用命令"
telnetx.y.z6969"
.）如果你只想用connect（），那么这个步骤没有必要。
但是无论如何，请继续读下去。
这里是系统调用bind（）的大略：
intbind（intsockfd,structsockaddr*my_addr,intaddrlen）;
sockfd是调用socket返回的文件描述符。
my_addr是指向数据结构structsockaddr的指针，他保存你的地址（即端口和IP地址）信息。
addrlen设置为sizeof（structsockaddr）。
简单得很不是吗?
再看看例子：
string.h>
#defineMYPORT3490
main（）
{
intsockfd;
structsockaddr_inmy_addr;
sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;
/*dosomeerrorchecking!
*/
my_addr.sin_family=AF_INET;
/*hostbyteorder*/
my_addr.sin_port=htons（MYPORT）;
/*short,networkbyteorder*/
my_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr（"
bzero（&
（my_addr.sin_zero）,8）;
/*zerotherestofthestruct*/
/*don'
tforgetyourerrorcheckingforbind（）:
bind（sockfd,（structsockaddr*）&
my_addr,sizeof（structsockaddr））;
这里也有要注意的几件事情。
my_addr.sin_port是网络字节顺序，my_addr.sin_addr.s_addr也
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