什么是TCP/IP------本課程的主要部分

TCP/IP如何工作-----TCP/IP軟件結構與實現

如何用TCP/IP-------TCP/IP應用程序編程接口

前面說過，TCP/IP標準并不指定應用程序與TCP/IP協議軟件的接口，但并不是說沒有提供任何指導，首先，它指定了一些必須具有的操作。這包括：

–為通信指定本地資源

–指定本地和遠程通信端點

–初始化連接(客戶端)

–等待連接(服務器端)

–發送和接收數據

–生成緊急數據

–中斷通信

–……

–在通信結束時釋放本地資源

同時，TCP/IP標準還指定了一個概念層接口，它是作為一個闡述如何使用TCP/IP的例子，它包含了一系列過程和函數，標準建議了每個過程和函數所需要的參數及其所執行操作的語義，但沒有進一步指定數據表示的細節。

仔細的接口通常由操作系統來定義，只要完成TCP/IP標準中的功能，可以有不同的細節選擇。這樣不同的操作系統的應用程序編程接口是各不同的。

–Berkeley Software Distribution UNIX 的 Socket 接口是廣泛使用的

–Windows的接口定義Winsock接口

–System V的接口定義TLI接口

–……

操作系統提供的應用程序編程接口又分為兩類：

–直接由操作系統內核提供的系統調用

BSD UNIX　socket

–在操作系統外以庫函數的方式提供的各種可調用函數

Windows socket

一、系統調用

–當應用程序要進行系統調用，首先是把控制交到系統調用接口，接口再把控制轉到操作系統，由操作系統調用相應的內部進程來執行請求的操作，內部進程完成后，操作系統再通過調用接口把控制權返回應用程序

在TCP/IP協議加入操作系統后，操作系統可以有兩種方式來幫助應用程序訪問內核的TCP/IP協議

–用一種新的系統調用

–用通常的I/O調用來訪問TCP/IP

完全用第一種方案較少，因為這樣要把所有的概念操作都重新設計

采用第二種方案：通過重載通常的I/O調用使得訪問協議與通常的I/O一樣。

較多采用混合方法：易重載的重載，不易重載的用新函數。

UNIX的基本的I/O函數(一般設備或文件的I/O操作)

–open：為I/O操作準備設備或文件

–close：終止使用前面打開的設備和文件

–read：從輸入設備或文件獲取數據

–write：向輸出設備或文件傳輸數據

–lseek：移到設備或文件指定的位置

–ioctl：控制設備或訪問它的軟件

一旦打開某個設備或文件，就給它分配一個描述號，

–int desc;

–desc=open(“filename”,O_RDWR,0)

在后面，應用程序將使用 desc 來對該文件進行標識并進行讀寫操作

–read(desc,buffer,128)

完成相關操作后，關閉

–close (desc)

–在BSD UNIX中，使用重載上述的I/O調用來實現對協議的部分訪問。同時又一些功能不能重載，需要設計一些新的函數

BSD UNIX Socket 使用混合模式

BSD UNIX Socket 在設計時還考慮到支持多種通信協議，因此，協議族名稱往往是一些函數的參數。TCP/IP是一個單一的協議族

BSD UNIX Socket 要求必須使用服務類型來指定操作而不是指定某個協。

以下為幾個在完成socket進程通信機制中需要的系統調用(以下以BSD UNIX為例)

sockid=socket(family,type,protocol) //創建socket

–其中： family：地址族，即協議族

–Type：協議服務類型

–Protocol：具體協議

–sockid：UNIX用于標識該socket的整數，

bind(sockid，localaddr，addrlen)

//將本地socket地址(本地地址，本地端口)與所創建的scoket號聯系起來，

–其中localaddr：指向socket地址結構的指針，TCP/IP的socket地址結構：

struct sockadd_in{

u_short sin_family; //指明協議族

u-short sin_port; //端口號

struct in_addr sin_addr; //IP地址

char sin_zero[8]; //未用

}

–addrlen：地址結構的長度(以字節為單位)

connect(sockid, destaddr, paddrlen)

//用于建立socket連接

–sockid：欲建立連接的本地socket號

–destaddr：指向對方socket地址結構的指針

–paddrlen：對方socket地址長度

listen(sockid，quelen)

//服務器用于確認它愿意建立客戶請求的連接

–sockid：本地socket號，服務器將從它上面接收客戶請求

–quelen：請求隊列的長度，

newsock=accept(sockid, clientaddr, paddrlen)

//用于面向連接的服務器建立socket連接

–sockid：欲建立連接的本地socket號

–clientaddr：指向客戶socket地址結構的指針

–paddrlen： 客戶socket地址長度

–newsock：一個新的socket號

發送數據的系統調用(write)

–面向連接

write(sockid，buff，bufflen)//緩沖發送

writev(sockid，iovector，vectorlen)//集中發送

send(sockid，buff，bufflen，flags)//可控緩沖發送

–面向無連接

sendto(sockid，buff，bufflen，flags，dstadd，addrlen)//可控緩沖發送

sendmsg(sockid，message，flags)//可控緩沖發送

接收數據的系統調用(read)

–與發送的調用是一一對應的，有些參數所不同

其它與socket有關的系統調用

此外socket調用中還有一些給程序員用的實用函數，例如整數轉換函數等等以實現不同體系結構的兼容性。因為BSD UNIX socket調用是支持多協議族的。(這也是socket函數復雜、受到批評的一個原因)

調用的時序關系：

利用socket實現并發服務器的例子：

int initsockid，newsockid；

if((initsockid=socket(…))<0)

error(“cant creat scoket”);

if(bind(initsockid，localaddr，addrlen)<0

error(“bind error”);

if(listen(initsockid,5)<0)

error(“listen error”);

for(；；){

newsockid=accept(initsockid，…)

if(newsockit<0)

error(“accept error”);

if(fork()==0){

close(initsockid);

do(newsockid);

exit(o);

}

close(newsockid);

}

除了完成socket的系統功能調用，BSD UNIX還提供了一套預定義的符號常量和數據結構聲明，應用程序可以用它們來聲明數據、指定變量。例如：符號常量SOCK_DGRAM 和 SOCK_STREAM分別說明采用樹舉報服務還是流服務

這些聲明定義在兩個頭文件中：

–#include

#include

二、在操作系統外以庫函數的方式提供可調用函數

Winsock API函數

–WSAStartup：初始化scoket庫

–WSACleanup： 終止使用scoket庫

–scoket：創建

–connect：

–closesocket：

–bind

–listen

–accept

–……

其它

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