6 傳輸層 謝希仁 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 華科考研復(fù)試 習(xí)題.ppt

1、,第六章 傳輸層,問(wèn)題：,為什么要有傳輸層？ 傳輸層協(xié)議基本功能？ 傳輸層協(xié)議？,為什么要引入傳輸層,引入傳輸層的原因 消除網(wǎng)絡(luò)層的不可靠性； 提供從源端主機(jī)到目的端主機(jī)的可靠的、與實(shí)際使用的網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的信息傳輸。,傳輸服務(wù)的基本概念,提供給高層的服務(wù) 傳輸服務(wù)原語(yǔ) 傳輸 Sockfd是調(diào)用socket函數(shù)返回的socket描述符,my_addr是一個(gè)指向包含有本機(jī)IP地址及端口號(hào)等信息的sockaddr類(lèi)型的指針；addrlen常被設(shè)置為sizeof(structsockaddr)。 structsockaddr結(jié)構(gòu)類(lèi)型是用來(lái)保存socket信息的： structsockaddr unsign

2、edshortsa_family;/*地址族，AF_xxx*/ charsa_data14;/*14字節(jié)的協(xié)議地址*/ ; sa_family一般為AF_INET，代表Internet(TCP/IP)地址族；sa_data則包含該socket的IP地址和端口號(hào)。,Socket編程模型,另外還有一種結(jié)構(gòu)類(lèi)型： structsockaddr_in shortintsin_family;/*地址族*/ unsignedshortintsin_port;/*端口號(hào)*/ structin_addrsin_addr;/*IP地址*/ unsignedcharsin_zero8;/*填充0以保持與struc

3、tsockaddr同樣大小*/ ; 這個(gè)結(jié)構(gòu)更方便使用。sin_zero用來(lái)將sockaddr_in結(jié)構(gòu)填充到與structsockaddr同樣的長(zhǎng)度,可以用bzero()或memset()函數(shù)將其置為零。指向sockaddr_in的指針和指向sockaddr的指針可以相互轉(zhuǎn)換，這意味著如果一個(gè)函數(shù)所需參數(shù)類(lèi)型是sockaddr時(shí)，你可以在函數(shù)調(diào)用的時(shí)候?qū)⒁粋€(gè)指向 sockaddr_in的指針轉(zhuǎn)換為指向sockaddr的指針；或者相反。,Socket編程模型,使用bind函數(shù)時(shí)，可以用下面的賦值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)獲得本機(jī)IP地址和隨機(jī)獲取一個(gè)沒(méi)有被占用的端口 號(hào)： my_addr.sin_port=0;

4、/*系統(tǒng)隨機(jī)選擇一個(gè)未被使用的端口號(hào)*/ my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;/*填入本機(jī)IP地址*/ 通過(guò)將my_addr.sin_port置為0，函數(shù)會(huì)自動(dòng)為你選擇一個(gè)未占用的端口來(lái)使用。同樣，通過(guò)將my_addr.sin_addr.s_addr置為INADDR_ANY，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)填入本機(jī)IP地址。 注意在使用bind函數(shù)是需要將sin_port轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)優(yōu)先順序；而sin_addr則不需要轉(zhuǎn)換。,Socket編程模型,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種字節(jié)優(yōu)先順序：高位字節(jié)優(yōu)先和低位字節(jié)優(yōu)先。Internet上數(shù)據(jù)以高位字節(jié)優(yōu)先順序在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，所以對(duì)于在內(nèi)部是

5、以低位字節(jié)優(yōu)先方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的機(jī)器，在Internet上傳輸數(shù)據(jù)時(shí)就需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，否則就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致。 下面是幾個(gè)字節(jié)順序轉(zhuǎn)換函數(shù)： htonl()：把32位值從主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序 htons()：把16位值從主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序 ntohl()：把32位值從網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成主機(jī)字節(jié)序 ntohs()：把16位值從網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成主機(jī)字節(jié)序,Socket編程模型,Bind()函數(shù)在成功被調(diào)用時(shí)返回0；出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)返回“-1”并將errno置為相應(yīng)的錯(cuò)誤號(hào)。需要注意的是，在調(diào)用bind函數(shù)時(shí)一般不要將端口號(hào)置為小于1024的值，因?yàn)?到1024是保留端口號(hào)，你可以選擇大于1024中

6、的任何一個(gè)沒(méi)有被占用的端口號(hào)。,Socket編程模型,連接的建立 面向連接的客戶(hù)程序使用Connect函數(shù)來(lái)配置socket并與遠(yuǎn)端服務(wù)器建立一個(gè)TCP連接，其函數(shù)原型為: intconnect(intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen); Sockfd是socket函數(shù)返回的socket描述符；serv_addr是包含遠(yuǎn)端主機(jī)IP地址和端口號(hào)的指針；addrlen是 遠(yuǎn)端地址結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。Connect函數(shù)在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)返回-1，并且設(shè)置errno為相應(yīng)的錯(cuò)誤碼。進(jìn)行客戶(hù)端程序設(shè)計(jì)無(wú)須調(diào)用bind()，因?yàn)檫@種情況下只需知道目的機(jī)器的IP地址，而

7、客戶(hù)通過(guò)哪個(gè)端口與服務(wù)器建立連接并不需要關(guān)心，socket執(zhí)行體為你的程序自動(dòng)選擇一個(gè)未被占用的端口，并通知你的程序數(shù)據(jù)什么時(shí)候到達(dá)端口。,Socket編程模型,Connect函數(shù)啟動(dòng)和遠(yuǎn)端主機(jī)的直接連接。只有面向連接的客戶(hù)程序使用socket時(shí)才需要將此socket與遠(yuǎn)端主機(jī)相連。無(wú)連接協(xié)議從不建立直接連接。面向連接的服務(wù)器也從不啟動(dòng)一個(gè)連接，它只是被動(dòng)的在協(xié)議端口監(jiān)聽(tīng)客戶(hù)的請(qǐng)求。,Socket編程模型,Listen函數(shù)使socket處于被動(dòng)的監(jiān)聽(tīng)模式，并為該socket建立一個(gè)輸入數(shù)據(jù)隊(duì)列，將到達(dá)的服務(wù)請(qǐng)求保存在此隊(duì)列中，直到程序處理它們 intlisten(intsockfd，intba

8、cklog); Sockfd是Socket系統(tǒng)調(diào)用返回的socket描述符；backlog指定在請(qǐng)求隊(duì)列中允許的最大請(qǐng)求數(shù)，進(jìn)入的連 接請(qǐng)求將在隊(duì)列中等待accept()它們(參考下文)。Backlog對(duì)隊(duì)列中等待服務(wù)的請(qǐng)求的數(shù)目進(jìn)行了限制， 大多數(shù)系統(tǒng)缺省值為20。如果一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，輸入隊(duì)列已滿(mǎn)，該socket將拒絕連接請(qǐng)求，客戶(hù)將收 到一個(gè)出錯(cuò)信息。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)listen函數(shù)返回-1，并置相應(yīng)的errno錯(cuò)誤碼。,Socket編程模型,accept()函數(shù)讓服務(wù)器接收客戶(hù)的連接請(qǐng)求。在建立好輸入隊(duì)列后，服務(wù)器就調(diào)用accept函數(shù)，然后睡眠并等待客戶(hù)的連接請(qǐng)求。 intaccept

9、(intsockfd,void*addr,int*addrlen); sockfd是被監(jiān)聽(tīng)的socket描述符，addr通常是一個(gè)指向sockaddr_in變量的指針，該變量用來(lái)存放提出連接請(qǐng)求服務(wù)的主機(jī)的信息（某臺(tái)主機(jī)從某個(gè)端口發(fā)出該請(qǐng)求）；addrlen通常為一個(gè)指向值為sizeof(structsockaddr_in)的整型指針變量。出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)accept函數(shù)返回-1并置相應(yīng)的errno值。 首先，當(dāng)accept函數(shù)監(jiān)視的socket收到連接請(qǐng)求時(shí)，socket執(zhí)行體將建立一個(gè)新的socket，執(zhí)行體將這個(gè)新socket和請(qǐng)求連接進(jìn)程的地址聯(lián)系起來(lái)，收到服務(wù)請(qǐng)求的初始socket仍可以繼

10、續(xù)在以前的socket上監(jiān)聽(tīng)，同時(shí)可以在新的socket描述符上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作。,Socket編程模型,數(shù)據(jù)傳輸 Send()和recv()這兩個(gè)函數(shù)用于面向連接的socket上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 Send()函數(shù)原型為： intsend(intsockfd,constvoid*msg,intlen,intflags); Sockfd是你想用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的socket描述符；msg是一個(gè)指向要發(fā)送數(shù)據(jù)的指針；Len是以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度；flags一般情況下置為0（關(guān)于該參數(shù)的用法可參照man手冊(cè)）。 Send()函數(shù)返回實(shí)際上發(fā)送出的字節(jié)數(shù)，可能會(huì)少于你希望發(fā)送的數(shù)據(jù)。在程序中應(yīng)該將send

11、()的返回 值與欲發(fā)送的字節(jié)數(shù)進(jìn)行比較。,Socket編程模型,recv()函數(shù)原型為： intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags); Sockfd是接受數(shù)據(jù)的socket描述符；buf是存放接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)；len是緩沖的長(zhǎng)度。Flags也被置為0。 Recv()返回實(shí)際上接收的字節(jié)數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，返回-1并置相應(yīng)的errno值。,Socket編程模型,Sendto()和recvfrom()用于在無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)socket方式下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由于本地socket并沒(méi)有與遠(yuǎn)端機(jī)器建立連接，所以在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)指明目的地址。,Socke

12、t編程模型,sendto()函數(shù)原型為： intsendto(intsockfd,constvoid*msg,intlen,unsignedintflags,conststructsockaddr*to,inttolen); 該函數(shù)比send()函數(shù)多了兩個(gè)參數(shù)，to表示目地機(jī)的IP地址和端口號(hào)信息，而tolen常常被賦值為 sizeof(structsockaddr)。Sendto函數(shù)也返回實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)長(zhǎng)度或在出現(xiàn)發(fā)送錯(cuò)誤時(shí)返回-1。,Socket編程模型,Recvfrom()函數(shù)原型為： intrecvfrom(intsockfd,void*buf,intlen,unsignedin

13、tflags,structsockaddr*from,int*fromlen); from是一個(gè)structsockaddr類(lèi)型的變量，該變量保存源機(jī)的IP地址及端口號(hào)。fromlen常置為sizeof(structsockaddr)。當(dāng)recvfrom()返回時(shí)，fromlen包含實(shí)際存入from中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。Recvfrom()函數(shù)返回接收到的字節(jié)數(shù)或當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)返回-1，并置相應(yīng)的errno。 如果你對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)socket調(diào)用了connect()函數(shù)時(shí)，你也可以利用send()和recv()進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但該socket 仍然是數(shù)據(jù)報(bào)socket，并且利用傳輸層的UDP服務(wù)。但在發(fā)送或接

14、收數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，內(nèi)核會(huì)自動(dòng)為之加上目地和源地址信息。,Socket編程模型,結(jié)束傳輸 當(dāng)所有的數(shù)據(jù)操作結(jié)束以后，你可以調(diào)用close()函數(shù)來(lái)釋放該socket，從而停止在該socket上的任何數(shù)據(jù)操作，close()函數(shù)原型為： close(sockfd); 你也可以調(diào)用shutdown()函數(shù)來(lái)關(guān)閉該socket。該函數(shù)允許你只停止在某個(gè)方向上的數(shù)據(jù)傳輸，而一個(gè)方向上的數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)進(jìn)行。如你可以關(guān)閉某socket的寫(xiě)操作而允許繼續(xù)在該socket上接受數(shù)據(jù)，直至讀入所有數(shù)據(jù)，shutdown()函數(shù)原型: intshutdown(intsockfd,inthow); Sockfd是需要關(guān)閉的socket的描述符。參數(shù)how允許為shutdown操作選擇以下幾種方式： 0-不允許繼續(xù)接收數(shù)據(jù) 1-不允許繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù) 2-不允許繼續(xù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù),一個(gè)簡(jiǎn)單的面向連接的Socket程序,server.c監(jiān)聽(tīng)端口8000，若有連接，則把接收到的字符串變成大寫(xiě)后，再發(fā)送到客戶(hù)端 client.c向服務(wù)端發(fā)送字符串：“A default test string ” ，再顯示由服務(wù)端返回的字符串。 ser