《網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)》復(fù)習(xí)題2

《網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)》復(fù)習(xí)題21、什么叫套接字？套接字按通信性質(zhì)可以分為哪兩類？多個(gè)TCP連接或多個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程可能需要通過同一個(gè)TCP協(xié)議端口傳輸數(shù)據(jù)。為了區(qū)別不同的應(yīng)用程序進(jìn)程和連接，許多計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序與TCP／IP協(xié)議交互提供了稱為套接字(Socket)的接口。套接字按通信性質(zhì)分：會(huì)話套接字和數(shù)據(jù)報(bào)套接字。2、理解線程的創(chuàng)建與使用方法，并能應(yīng)用到程序設(shè)計(jì)中。P663、異構(gòu)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)需要考慮哪些問題？1)字節(jié)順序：不同的平臺(tái)以不同的方式存放一個(gè)二進(jìn)制數(shù)。最常見的有兩種格式：大數(shù)在前的字節(jié)順序和小數(shù)在前的字節(jié)順序。大數(shù)在前的字節(jié)順序是指將一個(gè)多字節(jié)數(shù)的高序字節(jié)存儲(chǔ)在內(nèi)存的起始地址；而小數(shù)在前的字節(jié)順序則相反，將低序字節(jié)存儲(chǔ)在內(nèi)存的起始地址。2)字的長度：不同的實(shí)現(xiàn)對(duì)于相同的數(shù)據(jù)類型可能有不同的表示長度。3)字節(jié)定界問題：不同的平臺(tái)上為結(jié)構(gòu)體（struct）或共同體（union）打包的方式也是不同的，這取決于所有數(shù)據(jù)類型的位數(shù)及機(jī)器的定界限制。4、為什么在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structsockaddr_in中，成員變量sin_addr和sin_port需要轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序，而sin_family不需要呢?Sin_addr和sin_port分別封裝在包的IP和UDP層，必須要是網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序。Sin_family域只是被內(nèi)核使用來決定在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含什么類型的地址，沒有發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，所以它必須是本機(jī)字節(jié)順序5、從網(wǎng)絡(luò)編程的角度來簡述和比較IP地址和端口的作用。端口：是一種抽象的軟件結(jié)構(gòu)。應(yīng)用程序通過系統(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(yīng)進(jìn)程所接受，相應(yīng)進(jìn)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)議的實(shí)現(xiàn)中，端口操作類似一般的I/O操作，進(jìn)程獲取一個(gè)端口，相當(dāng)于獲取本地唯一的I/O文件。地址：網(wǎng)絡(luò)通信中通信的兩個(gè)進(jìn)程在不同的機(jī)器上。這兩個(gè)機(jī)器可能位于不同的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備連接。因此需要三級(jí)尋址：某一主機(jī)與多個(gè)網(wǎng)絡(luò)相連，必須指定一特定網(wǎng)絡(luò)地址；網(wǎng)絡(luò)上每一主機(jī)應(yīng)有唯一的地址；每一主機(jī)上的每一進(jìn)程有在主機(jī)上的唯一標(biāo)識(shí)符。6、為什么網(wǎng)絡(luò)編程時(shí)需要考慮字節(jié)順序問題？7、WinSock編程中需要哪些文件？8、UDP程序的工作模型隱含著通信標(biāo)識(shí)五元組的建立過程。這五元組在UDP的客戶與服務(wù)端是由哪些函數(shù)分別確定的？9、什么是阻塞與非阻塞通信？請(qǐng)解釋兩者的區(qū)別。通信包括阻塞和非阻塞兩種模式。阻塞調(diào)用是指調(diào)用結(jié)果返回之前，當(dāng)前線程會(huì)被掛起。函數(shù)只有在得到結(jié)果之后才會(huì)返回。非阻塞和阻塞的概念相對(duì)應(yīng)，指在不能立刻得到結(jié)果之前，該函數(shù)不會(huì)阻塞當(dāng)前線程，而會(huì)立刻返回。區(qū)別：對(duì)于不同的協(xié)議，阻塞通信和非阻塞通信有不同的表現(xiàn)。以插口為例，在阻塞模式下，利用TCP協(xié)議發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)，如果低層協(xié)議沒有可用空間來存放用戶數(shù)據(jù)，則應(yīng)用進(jìn)程將阻塞等待直到協(xié)議有可用的空間。而在非阻塞模式下，調(diào)用將直接返回而不需等待。在應(yīng)用進(jìn)程調(diào)用接收函數(shù)接收?qǐng)?bào)文時(shí)，如果是在阻塞模式下，若沒有到達(dá)的數(shù)據(jù)，則調(diào)用將一直阻塞直到有數(shù)據(jù)到達(dá)或出錯(cuò)；而在非阻塞模式下，將直接返回而不需等待。對(duì)于UDP協(xié)議而言，由于UDP沒有發(fā)送緩存，因此所有UDP協(xié)議即使在阻塞模式下也不會(huì)發(fā)生阻塞。對(duì)于面向連接的協(xié)議，在連接建立階段，阻塞與非阻塞也表現(xiàn)不一。在阻塞模式下，如果沒有連接請(qǐng)求到達(dá)，則等待連接調(diào)用將阻塞直到有連接請(qǐng)求到達(dá)；但在非阻塞模式下，如果沒有連接請(qǐng)求到達(dá)，等待連接調(diào)用將直接返回。10、簡述各種類型數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收處理的方法。11、簡述基于UDP的客戶機(jī)/服務(wù)器端socket編程流程。12、什么是通信三元組和五元組？三元組和五元組每個(gè)元素在網(wǎng)絡(luò)連接中起到什么作用？三元組：（協(xié)議，本地地址，本地端口號(hào)）；（在網(wǎng)絡(luò)中用一個(gè)三元組可以在全局唯一標(biāo)志一個(gè)進(jìn)程：（協(xié)議，本地地址，本地端口號(hào)）這樣一個(gè)三元組，叫做一個(gè)半相關(guān)（half-association），它指定連接的每半部分。）五元組：（協(xié)議，本地地址，本地端口號(hào)，遠(yuǎn)地地址，遠(yuǎn)地端口號(hào)）（即兩個(gè)協(xié)議相同的半相關(guān)才能組合成一個(gè)合適的相關(guān)，或完全指定組成一連接。）13、為什么服務(wù)端在TCP通信過程中需要調(diào)用bind()函數(shù)而客戶端不需要？為什么客戶機(jī)通常不需要綁定自己的端口號(hào)？14、簡述套接字Select模型原理，以及select模型的優(yōu)勢和不足。15、簡述阻塞模式服務(wù)器和客戶端工作流程，以及阻塞模式套接字的優(yōu)勢和不足。16、在實(shí)際應(yīng)用中，很多TCP服務(wù)器程序在非正常退出時(shí)，如果立即重啟服務(wù)器進(jìn)程則會(huì)發(fā)生綁定服務(wù)器端口失敗的錯(cuò)誤，從而無法啟動(dòng)服務(wù)器進(jìn)程，但等待一段時(shí)間后就可以了。為什么會(huì)發(fā)生這種情況呢？如何解決這個(gè)問題(或采取什么措施可以立即重啟服務(wù)器進(jìn)程)？(要求掌握setsockopt()函數(shù)的用法)17、TCP程序的工作模型隱含著通信標(biāo)識(shí)五元組的建立過程。這五元組在TCP的客戶與服務(wù)端是由哪些函數(shù)分別確定的？18、accept()為什么要返回一個(gè)套接口？或者說，為什么要為每一個(gè)連接創(chuàng)建一個(gè)套接口來處理？UDP服務(wù)器端為什么不需要多個(gè)套接口？19、理解生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型，理解線程的同步與互斥方法（event和critical-section），并能應(yīng)用到程序設(shè)計(jì)中。20、采用阻塞式I/O模型時(shí)，套接字函數(shù)recv（）的返回值有哪幾種？分別對(duì)應(yīng)什么情況？21、closesocket（）函數(shù)和shutdown（）函數(shù)有何差別？shutdown()與closesocket()的區(qū)別shutdown()與closesocket()的區(qū)別。1)如果關(guān)閉讀，則接受緩沖區(qū)的未讀出的所有數(shù)據(jù)都將丟失，以后不會(huì)再接受任何數(shù)據(jù)2)如果關(guān)閉寫，如果輸出緩沖區(qū)內(nèi)有數(shù)據(jù)，則所有的數(shù)據(jù)將發(fā)送出去后將發(fā)送一個(gè)FIN信號(hào)而close則是關(guān)閉該socket，馬上發(fā)送FIN信號(hào)，所有的未完成發(fā)送或者接受的數(shù)據(jù)都將被丟失對(duì)于慢速網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該先進(jìn)行shutdown，然后一定的時(shí)間延遲，再close該socket.22、什么是TCP的三次握手機(jī)制？為什么要使用TCP的三次握手機(jī)制？含義：所謂的“三次握手”即對(duì)每次發(fā)送的數(shù)據(jù)量是怎樣跟蹤進(jìn)行協(xié)商使數(shù)據(jù)段的發(fā)送和接收同步，根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)量而確定的數(shù)據(jù)確認(rèn)數(shù)及數(shù)據(jù)發(fā)送、接收完畢后何時(shí)撤消聯(lián)系，并建立虛連接。為了提供可靠的傳送，TCP在發(fā)送新的數(shù)據(jù)之前，以特定的順序?qū)?shù)據(jù)包的序號(hào)，并需要這些包傳送給目標(biāo)機(jī)之后的確認(rèn)消息。TCP總是用來發(fā)送大批量的數(shù)據(jù)。當(dāng)應(yīng)用程序在收到數(shù)據(jù)后要做出確認(rèn)時(shí)也要用到TCP。原因：在TCP/IP協(xié)議中，TCP協(xié)議提供可靠的連接服務(wù)，采用三次握手建立一個(gè)連接。三次握手時(shí)在存在包丟失、重復(fù)和延遲的情況下，確保通信雙方信息交換確定性的充分必要條件。1.請(qǐng)求端（通常稱為客戶）發(fā)送一個(gè)SYN段，指明客戶打算連接的服務(wù)器的端口以及初始序號(hào)（SEQ）。這個(gè)SYN段為報(bào)文段1。2.服務(wù)器發(fā)回包含服務(wù)器的初始序號(hào)的SYN報(bào)文段（報(bào)文段2）作為應(yīng)答。同時(shí)，將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為客戶的ISN加1，用以對(duì)客戶的SYN報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)。一個(gè)SYN占用一個(gè)序號(hào)。3.客戶必須將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為服務(wù)器的ISN加1，用以對(duì)服務(wù)器的SYN報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)23、服務(wù)器端并發(fā)的兩種模型及編程實(shí)現(xiàn)。考試形式：閉卷考試時(shí)間：120分鐘考試題型：選擇題（2’×10＝20’）、簡答題（10’×6＝60’）、程序設(shè)計(jì)題（20’）函數(shù)參考：structsockaddr{unsignedshortsa_family,charsa_data[14]};structsockaddr_in{shortsin_family,unsignedshortsin_port,structin_addrsin_addr,charsin_zero[8]};u_shorthtons(u_shorthostshort);u_longhtonl(u_longhostlong);u_shortntohs(u_shorthostshort);u_longntohl(u_longhostlong);unsignedlonginet_addr(constchar*cp);char*FARinet_ntoa(structin_addrin);intWSAStartup(WORDwVersionRequested,LPWSADATAlpWSAData);#defineWINSOK_VERSIONMAKEWORD(2,2)intWSACleanup(void);intWSAGetLastError(void);SOCKETsocket(intaf,inttype,intprotocol);intclosesocket(SOCKETs);intbind(SOCKETs;conststructsockaddr*name,intnamelen);intrecvfrom(SOCKETs,char*buf,intlen,intflags,structsockaddr*from,int*fromlen);intsendto(SOCKETs,constchar*buf,intlen,intflags,conststructsockaddr*to,inttolen);intlisten(SOCKETs,intbacklog);SOCKETaccept(SOCKETs,structsockaddr*addr,int*addrlen);intconnect(SOCKETs,conststructsockaddr*name,intnamelen);intsend(SOCKETs,constchar*buf,intlen,intflags);intrecv(SOCKETs,char*buf,intlen,intflags);intshutdown(SOCKETs,inthow);intsetsockopt(SOCKETs,intlevel,intoptname,constcharFAR*optval,intoptlen);intselect(intntfs,fd_set*readthis,fd_set*writefds,fd_set*excepitids,conststructtimeval*timeout);FD_ZERO(*set);FD_SET(s,*set);FD_CLR(s,*set);FD_ISSET(s,*set);unsignedlong_beginthread(void(__cdecl*start_address)(void*),unsignedstack_size,void*arglist);HANDLECreateEvent(LPSECURITY_ATTRIBUTESlpEventAttributes,BOOLbManualReset,BOOLbInitialState,LPCTSTRlpName);BOOLSetEvent(HANDLEhEvent);DWORDWaitForSingleObject(HANDLEhHandle,DWORDdwMilliseconds);BOOLCloseHandle(HANDLEhObject);voidInitializ