UNIX網(wǎng)絡環(huán)境

1、第十三第十三章章 Unix網(wǎng)絡網(wǎng)絡特性特性及及支撐環(huán)境支撐環(huán)境1 13.1 3.1 計算機網(wǎng)絡基本知識計算機網(wǎng)絡基本知識 網(wǎng)絡是一批獨立的計算機互連的集合體 網(wǎng)絡具有任務負載轉(zhuǎn)移功能 網(wǎng)絡具有軟、硬件資源共享功能 網(wǎng)絡具有多個計算機完成一個大型任務的功能1、通信子網(wǎng)1） 傳輸控制 等待發(fā)送傳輸控制 連續(xù)發(fā)送傳輸控制 2） 流量控制 為使信息流量與傳輸能力相匹配3）路徑控制 減少傳輸時延 平衡傳輸線路中的信息流量2、資源子網(wǎng)1）軟件和數(shù)據(jù)共享計算機A計算機B請求處理的信息處理結果 遠程 本地計算機A計算機B請求處理的信息數(shù)據(jù)和軟件2）硬件資源共享 控制管理系統(tǒng)中特殊設備的共同使用3）負載均衡 當

2、網(wǎng)絡中某主機負載過重時，可移出部分工作到其它主機上 當某一主機發(fā)生故障時，將任務轉(zhuǎn)入其它主機，增強系統(tǒng)可靠性和容錯性3、網(wǎng)絡分類1）按網(wǎng)絡覆蓋范圍分為： 局域網(wǎng)（LAN） 計算機之間的距離較近，傳輸速度較快 廣域網(wǎng) （WAN）計算機之間的距離可以很遠，相對傳輸速度較慢通常廣域網(wǎng)是局域網(wǎng)的互連。2) 按網(wǎng)絡配置分為: 同類網(wǎng) 單服務器網(wǎng) 混合型網(wǎng)絡3) 按通信傳播方式分為: 點對點傳播網(wǎng) 廣播式傳播網(wǎng)4. 計算機網(wǎng)絡體系結構1) ISO的開放系統(tǒng)互連參考模型OSI應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層2) 網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡拓撲結構常用協(xié)議有: ETHERNET-總線型網(wǎng)絡協(xié)議 NETBEU

3、I-小型局域網(wǎng)協(xié)議 IPS/SPX -NETWAER網(wǎng)絡協(xié)議 TCP/IP-傳輸控制/網(wǎng)間網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡連接網(wǎng)絡拓撲結構: 總線型 星型 綜合型不同的拓撲結構其信道訪問技術、性能、設備開銷不同。總體可分為：a) 點到點信道 兩臺轉(zhuǎn)發(fā)部件（IMP）之間有線路相連b) 廣播信道 所有主機共享一條通信線路，某一主機發(fā)送的數(shù)據(jù)其它主機都可收到。5. 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)不同的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)決定了網(wǎng)絡的應用領域和網(wǎng)絡發(fā)展方向不同的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)決定了網(wǎng)絡的應用領域和網(wǎng)絡發(fā)展方向 。 UNIX UNIX系統(tǒng)系統(tǒng)有完善的安全特性和網(wǎng)絡特性有完善的安全特性和網(wǎng)絡特性 ，對對TCP/IPTCP/IP協(xié)議支協(xié)議支持較

4、好。持較好。 NetwareNetware系統(tǒng)系統(tǒng)有很好的局域網(wǎng)支持性能，并配備完善的網(wǎng)絡有很好的局域網(wǎng)支持性能，并配備完善的網(wǎng)絡工具，與其他網(wǎng)絡協(xié)議兼容性不好。工具，與其他網(wǎng)絡協(xié)議兼容性不好。 WindowsNTWindowsNT以后的系統(tǒng)以后的系統(tǒng)是網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的后起之秀，集成了是網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的后起之秀，集成了許多網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的優(yōu)點。許多網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的優(yōu)點。 13.2 UNIX網(wǎng)絡結構及支持協(xié)議網(wǎng)絡結構及支持協(xié)議1. Linux 網(wǎng)絡分層結構1) TCP/IP的協(xié)議結構-是一個四層網(wǎng)絡協(xié)議模型2. UNIX中使用的TCP/IP協(xié)議應用層應用層傳輸層傳輸層網(wǎng)間網(wǎng)層網(wǎng)絡接口網(wǎng)間網(wǎng)層網(wǎng)絡接口物理

5、網(wǎng)絡主機A主機B相同報文相同分組相同數(shù)據(jù)報相同楨各層的基本功能各層的基本功能 應用層提供一組常用的應用程序：FTP，TELNET，SMTP，NFS。包括了OSI中的前三層部分內(nèi)容。 傳輸層提供應用程序間的通信、信息流格式化、可靠傳輸、傳輸協(xié)議分組，包括傳輸控制協(xié)議（TCP）、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）。相當于OSI的傳輸層。 網(wǎng)間網(wǎng)層完成源到目的機間數(shù)據(jù)傳送，提供IP協(xié)議。 網(wǎng)絡接口層負責接收、發(fā)送或提取IP數(shù)據(jù)報向網(wǎng)絡層傳遞。3. TCP/IP 的運行機制采用Clinte/Server方式工作。與工作方式有關的問題： 互連網(wǎng)-網(wǎng)絡類型可以不同但必須采用相同的網(wǎng)絡通信協(xié)議； 節(jié)點-鏈入網(wǎng)絡的各種

6、設備，在網(wǎng)絡中有唯一的IP地址； IP地址-由32位的二進制數(shù)構成，IP址與主機名一一對應，分成四個字節(jié)兩部分內(nèi)容：網(wǎng)址主機A類B類C類 路由器-是網(wǎng)絡中的一臺特殊設備，負責兩網(wǎng)絡間或多網(wǎng)間的連接。 面向連接和面向非連接-下層向上層提供的服務方式。 連接服務：是電話系統(tǒng)模式的抽象，收發(fā)數(shù)據(jù)內(nèi)容相同順序一致。 非連接服務：是郵政系統(tǒng)模式的抽象，每個分組信息帶著完整的信宿地址，在系統(tǒng)中獨立傳送。 Unix的TCP/IP運行方式 用戶命令 服務進程（命令名+d)4. UUCP協(xié)議1) Unix可以使用內(nèi)部網(wǎng)絡連接完成網(wǎng)絡通信，使用的協(xié)議是UUCP。工作方式為： 與某個系統(tǒng)建立連接 傳遞數(shù)據(jù) 斷開連接

7、2) UUCP尋址方式按系統(tǒng)連接，用路徑尋址格式為：系統(tǒng)名！登錄名$ mail nkrs6000!zhangdatafile3) UUCP的命令UUCP的命令僅用于UUCP網(wǎng)絡，受訪問權限限制 文件發(fā)送命令 uuto 文件接收命令 uupick 文件拷貝命令 uucp 遠程執(zhí)行命令 uux13.3 網(wǎng)絡間進程通信網(wǎng)絡間進程通信1. 套接字要解決的問題： Socket是UNIX提供的網(wǎng)絡應用程序接口 用一組socket函數(shù)建立本地系統(tǒng)和遠程系統(tǒng)之間的通信信道 源于單機通信技術，解決通信進程間標識問題還要解決網(wǎng)間進程通信中的多重協(xié)議識別問題2. 套接字通信基本知識1）端口 端口是一種抽象的軟件結構

8、，包括一些數(shù)據(jù)結構和I/O緩沖區(qū)。 進程通過系統(tǒng)調(diào)用與某端口建立連接（binding）后，傳輸層傳給該端口的數(shù)據(jù)都被相應進程所接收，相應進程發(fā)給傳輸層的數(shù)據(jù)都通過該端口輸出。 在TCP/IP協(xié)議中，端口操作類似于一般的I/O操作，進程獲取一個端口，相當于獲取本地唯一的I/O文件，可以用一般的讀寫原語進行訪問。2）地址 因網(wǎng)絡通信中通信的兩個進程分別在不同的機器上，在互連網(wǎng)絡中，兩臺機器可能位于不同的網(wǎng)絡，這些網(wǎng)絡通過網(wǎng)絡互連設備（網(wǎng)關，網(wǎng)橋，路由器等）連接。因此需要三級尋址： - 主機可與多個網(wǎng)絡相連，必須指定一特定網(wǎng)絡地址； - 網(wǎng)絡上每一臺主機應有其唯一的地址； - 主機上的每一進程應有在

9、該主機上的唯一標識符。因此網(wǎng)絡中主機地址是由網(wǎng)絡因此網(wǎng)絡中主機地址是由網(wǎng)絡ID和主機和主機ID組成。組成。3） 連接兩個進程間的通信鏈路稱為連接。連接在內(nèi)部表現(xiàn)為一些緩沖區(qū)和一組協(xié)議機制，在外部表現(xiàn)出比無連接更高的可靠性。4） 半相關網(wǎng)絡中用一個三元組可以在全局唯一標志一個進程：（協(xié)議，本地地址，本地端口號）這樣一個三元組，叫做一個半相關（half-association），它用來指定連接的每半部分。 5） 全相關一個完整的網(wǎng)間進程通信操作需要由兩個進程組成，并且只能使用同一種高層協(xié)議。也就是說，不可能通信的一端用TCP協(xié)議，而另一端用UDP協(xié)議。因此一個完整的網(wǎng)間通信需要一個五元組來標識：（

10、協(xié)議，本地地址，本地端口號，遠地地址，遠地端口號）這樣一個五元組，叫做一個相關（association），即兩個協(xié)議相同的半相關才能組合成一個合適的全相關。3. 套接字和套接字地址套接字Socket是通信信道上的端點Socket函數(shù)完成通信中的操作與管理客戶socket網(wǎng)絡1服務器socket網(wǎng)絡2信道 創(chuàng)建套接字時返回所用的socket文件描述符 可生成一個或一對套接字 可支持虛電路服務和數(shù)據(jù)報服務 套接字地址地址因傳輸提供者（TCP、UDP）不同而不同。BSD中TCP/IP地址：Struct sockaddr_in u_short sin_family; /*協(xié)議標識 TCP/IP=2 u

11、_short sin_port; /*服務端口號 struct in_addr sin_addr; /*服務器IP地址 chat sin_zero8; 4. Socket在虛電路服務中的應用類似于電話傳遞客戶Socket( )產(chǎn)生套接字bind( )地址與套接字連connect( )申請一個連接請求網(wǎng)上信息服務器Socket( )產(chǎn)生套接字bind( )地址與套接字連listen( )進入listen態(tài)網(wǎng)上信息accept( )等待接收請求5. Socket在數(shù)據(jù)報服務中的應用類似于郵件傳遞客戶Socket( )產(chǎn)生套接字bind( )地址與套接字連send( )發(fā)送數(shù)據(jù)報網(wǎng)上信息服務器Soc

12、ket( )產(chǎn)生套接字bind( )地址與套接字連recvfrom( )等數(shù)據(jù)報到達網(wǎng)上信息sendto( )發(fā)送數(shù)據(jù)報recvfrom( )等數(shù)據(jù)報到達6. 協(xié)議族 網(wǎng)絡進程通信中遵照的規(guī)則是協(xié)議，傳輸層和網(wǎng)絡層的協(xié)議組構成了協(xié)議族。已有的協(xié)議族包括： SNA： IBM的系統(tǒng)網(wǎng)絡架構 UUCP：UNIX到UNIX的拷貝 XNS： 施樂網(wǎng)絡系統(tǒng) NETBIO：IBM網(wǎng)絡基本輸入/輸出系統(tǒng) TCP/IP：DARPA的因特網(wǎng)協(xié)議（*） 在TCP/IP協(xié)議族中主要關注TCP和UDP協(xié)議7 . 套接字類型 進程在網(wǎng)絡環(huán)境通信時要進行數(shù)據(jù)的傳遞，因此會關連到有數(shù)據(jù)傳遞的方式。 創(chuàng)建套接字的類型將決定通信

13、如何利用套接字完成進程通信。兩種類型：1）stream sockets可靠的，數(shù)據(jù)傳送和發(fā)送順序一致，支持全雙向通信，并面向連接；數(shù)據(jù)作為字節(jié)流被傳送。2）datagram sockets不可靠的，傳送和發(fā)送數(shù)據(jù)順序不一致，支持雙向通信，面向無連接；數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)報傳送。8. Socket函數(shù)1）socket( )功能：產(chǎn)生套接字，指明使用協(xié)議；返回文件描述符。 調(diào)用失敗返回-1引用：# include # include int socket ( int family, int type, int protocol);創(chuàng)建套接字時允許沒有名字和地址的關聯(lián)，使用時再綁定該套接字。2）socketp

14、air( )功能：產(chǎn)生一個套接字對，并做連接，返回兩個文件描述符。失敗時返回-1引用： #include #include int socketpair(int family, int type, int protocol, int fd_array2);其中第4個參數(shù)是一個整數(shù)數(shù)組基址，調(diào)用成功時指向兩個新產(chǎn)生的套接字文件描述符。3）bind( )功能：將一個本地地址/端口對與一個套接字關連起來。引用： #include #include int bind(int fd, struct sockaddr *addressp, int addrlen);其中 fd：套接字文件描述符 addre

15、ssp:指向協(xié)議傳送地址的指針，是對sockaddr結構的引用 addrlen:地址結構的字節(jié)數(shù)4 ) connect( )功能：客戶進程將已創(chuàng)建的套接字與服務器進程套接字連接起來。引用： #include #include int connect(int fd, struct sockaddr *addressp, int addrlen);其中 fd:套接字文件描述符 addressp:由引用面向連接和面向非連接含義不同，面向連接：與之通信的套接字地址；非連接：數(shù)據(jù)報傳送到的地址。 addrlen:地址結構的字節(jié)數(shù)5）listen( )功能：在面向連接服務器中，用該函數(shù)指明它愿意接收的連接

16、。引用： #include #include int listen(int fd,int qlen);其中fd:套接字的文件描述符 qlen:連接請求隊列的最大長度為不拒絕服務請求，服務器用listen( )將請求安排在一個請求隊列，直到程序處理這些請求為止。6) accept( )功能：在面向連接的服務器上執(zhí)行完listen后，執(zhí)行accept等待來自某一客戶進程的實際連接請求。引用： #include #include int accept(int fd, sockaddr *addressp, int *addrlen);其中 fd:一個被bind調(diào)用綁定了地址的套接字描述符 addre

17、ssp:指向協(xié)議傳送地址的指針，是對sockaddr結構的引用 addrlen:地址結構的字節(jié)數(shù)7）send( )及sendto( )功能：使用信道發(fā)送數(shù)據(jù)，send( )用于虛電路或數(shù)據(jù)報；使用sendto( )時需指出數(shù)據(jù)要發(fā)送到的目標地址。引用：int send(int fd, const char *msg, int len, int flags); int sendto(int fd, const char *msg, int len, int flags const struct sockaddr *to, int tolen);Send( )只能與已連接的套接字連用；而sendt

18、o 可用于兩種套接字的類型，但主要用于數(shù)據(jù)報套接字。其中fd:類同 *msg:指向要發(fā)送消息的指針 len:發(fā)送消息的長度 flags:標志位8）recv( )及recvfrom( )功能：從連接的套接字上讀數(shù)據(jù)引用： #include #include #include int recv( int fd,char *buffer, int len, int flags); int recvfrom(int fd, char *buffer, int len, int flags,const struct sockaddr *from, int *fromlen);其中 *buffer:被接收

19、消息將要存儲的地址 其它類同 9） sendmsg( )及recvmsg( )功能： sendmsg( )用來發(fā)送數(shù)據(jù)。具有sendto( )的功能，同時還可完成規(guī)格化發(fā)送的數(shù)據(jù)及發(fā)送被中斷了的數(shù)據(jù)。 recvmsg( )用于接收sendmsg發(fā)送的數(shù)據(jù)。引用： int sendmsg(int fd, const struct msghdr *msg, int flags); int recvmag(int fd,const struct msghdr *msg, int flags);其中*msg：指針，指向有關尋址/消息信息的結構msghdr.13.4 用UNIX構建Internet網(wǎng)絡環(huán)

20、境1. 主機址和域名服務 主機址=IP址 域名（Domain Name）便于記憶址 域名與IP形成對應關系 域名結構是樹狀結構Gov net com edu uk cn . （頂級域名） com edu mil pku tsinghuaWhite house2. Unix中的TCP/IP配置信息UNIX對TCP/IP的配置文件存放在 /etc中 主機名標識文件 /etc/hosts 包括IP址和對應的全域名稱,格式為: .localhost . 另: 有關IP址中的特殊字符 127 , 0,

21、 255 - 回送地址,用于網(wǎng)絡軟件測試及本地機進 程間的通信255-廣播地址, IP址中任一部分出現(xiàn)255,表示該層上 的所有節(jié)點 如: 550 -如果網(wǎng)絡址為零表示本地網(wǎng), 如: 是指本地網(wǎng)上的第五臺主機. 網(wǎng)絡名文件 /etc/networks 包含IP址及對應的網(wǎng)絡域名,針對上面的主機有: .localhost 主機名文件 /etc/hostname存放本系統(tǒng)中的所有主機名稱,由管理員維護,可使用命令 $hostname查閱 域名服務文件

22、/etc/host.conf及/etc/resolv.conf 它們是域名解析器調(diào)用的參數(shù)文件, /etc/host.conf-存放域名解析程序使用的參數(shù),用于 控制解析過程的執(zhí)行,如order,hosts等 /etc/resolv.conf-存放指明本地系統(tǒng)訪問的域名服 務器清單.以三種類型表示: a) domain b) search c) nameserver文件 /etc/resolv.conf 的樣例: domain search nameserver nameserver 多種郵件程序：mailx, Elm,

23、MH, Pine。mailx程序具有多種功能,可完成發(fā)信、收信、寫信等.可使用命令: mail mailx subject: * * D EOT $3 . 電子郵件 服務 使用文件和重定向方式發(fā)送郵件$ mailx mail地址 myfile$ mailx -s “comput” mail地址 N 1 Justin Mon May 11 11:31:19 5/44 “car” N 2 Larisa Tue May 12 9:14:05 28/537 “Homework” N 3 Chris Fri May 15 10:43:51 4/76 “Game” 無信：$ mailxSorry, no

24、mail$4. 遠程文件傳輸服務FTP 使用FTP協(xié)議可完成遠程主機的訪問或上傳； 已學過的FTP命令都適應于遠程主機 Internet上提供匿名FTP訪問，如： ftp Unix 的FTP提供專用的命令界面，命令提示為： ftp 進入FTP后的命令是遠程命令，發(fā)送本地命令須加 ！號5.遠程登錄服務telnetTelnet協(xié)議可實現(xiàn)遠程用戶終端仿真，且登錄的主機可以是異種操作系統(tǒng)。 telnet 的連接$ telnettelnet open mygamsconnected to mygameslogin:或指定用戶登錄名：$ telnet mygams -l zhangtelnet open mygams -l zhang Telnet 命令在Telnet命令界面可輸入Telnet命令。 1) open host -l user -port2) close3) list 4) ?5) quit6) send code7) set variable value8) uset variable9) toggle toggle-list10) mode type Telnet 中代碼傳送 信息中的控制信號是以代碼方式傳送的，例如在Unix中有：ctrl-c:中斷信號ctrl-h:擦除信號ctrl-d:文件結束等T