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时间:2019-03-07
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1、嵌入式学院—华清远见旗下品牌:www.embedu.org嵌入式学院—华清远见旗下品牌:www.embedu.org《嵌入式Linux应用程序开发标准教程》——第10章、嵌入式Linux网络编程第10章嵌入式Linux网络编程本章目标本章将介绍嵌入式Linux网络编程的基础知识。由于网络在嵌入式中的应用非常广泛,基本上常见的应用都会与网络有关,因此,掌握这一部分的内容是非常重要的。经过本章的学习,读者将会掌握以下内容。掌握TCP/IP协议的基础知识掌握嵌入式Linux基础网络编程掌握嵌入式Linux高级网络编程分析理解Ping源代码能够独立编写客户端、服务器端的通信程序能
2、够独立编写NTP协议实现程序嵌入式学院—华清远见旗下品牌:www.embedu.org《嵌入式Linux应用程序开发标准教程》——第10章、嵌入式Linux网络编程10.1TCP/IP协议概述10.1.1OSI参考模型及TCP/IP参考模型读者一定都听说过著名的OSI协议参考模型,它是基于国际标准化组织(ISO)的建议发展起来的,从上到下共分为7层:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层及物理层。这个7层的协议模型虽然规定得非常细致和完善,但在实际中却得不到广泛的应用,其重要的原因之一就在于它过于复杂。但它仍是此后很多协议模型的基础,这种分层架构的思想在很多领
3、域都得到了广泛的应用。与此相区别的TCP/IP协议模型从一开始就遵循简单明确的设计思路,它将TCP/IP的7层协议模型简化为4层,从而更有利于实现和使用。TCP/IP的协议参考模型和OSI协议参考模型的对应关系如图10.1所示。图10.1OSI模型和TCP/IP参考模型对应关系下面分别对TCP/IP的4层模型进行简要介绍。n网络接口层:负责将二进制流转换为数据帧,并进行数据帧的发送和接收。要注意的是数据帧是独立的网络信息传输单元。n网络层:负责将数据帧封装成IP数据包,并运行必要的路由算法。n传输层:负责端对端之间的通信会话连接与建立。传输协议的选择根据数据传输方式而定。
4、n应用层:负责应用程序的网络访问,这里通过端口号来识别各个不同的进程。10.1.2TCP/IP协议族虽然TCP/IP名称只包含了两个协议,但实际上,TCP/IP是一个庞大的协议族,它包括了各个层次上的众telnetftp应用层多协议,图10.2列举了各层中一些重要的协议,并给出了各个协议在不同层次中所处的位置,如下所示。传输层nARP:用于获得同一物理网络中的硬件主机地TCPUDP址。ICMPIGMPnMPLS:多协议标签协议,是很有发展前景的网络层下一代网络协议。IPv4、IPv6nIP:负责在主机和网络之间寻址和路由数据包。nICMP:用于发送有关数据包的传送错误的协
5、ARP、RARP议。网络接口层nIGMP:被IP主机用来向本地多路广播路由器MPLS报告主机组成员的协议。图10.2TCP/IP协议族nTCP:为应用程序提供可靠的通信连接。适合于一次传输大批数据的情况。并适用于要求得到响应的应用程序。nUDP:提供了无连接通信,且不对传送包进行可靠性保证。适合于一次传输嵌入式学院—华清远见旗下品牌:www.embedu.org《嵌入式Linux应用程序开发标准教程》——第10章、嵌入式Linux网络编程少量数据,可靠性则由应用层来负责。10.1.3TCP和UDP在此主要介绍在网络编程中涉及的传输层TCP和UDP协议。1.TCP(1)概述
6、。同其他任何协议栈一样,TCP向相邻的高层提供服务。因为TCP的上一层就是应用层,因此,TCP数据传输实现了从一个应用程序到另一个应用程序的数据传递。应用程序通过编程调用TCP并使用TCP服务,提供需要准备发送的数据,用来区分接收数据应用的目的地址和端口号。通常应用程序通过打开一个socket来使用TCP服务,TCP管理到其他socket的数据传递。可以说,通过IP的源/目的可以惟一地区分网络中两个设备的连接,通过socket的源/目的可以惟一地区分网络中两个应用程序的连接。(2)三次握手协议。TCP对话通过三次握手来进行初始化。三次握手的目的是使数据段的发送和接收同步,
7、告诉其他主机其一次可接收的数据量,并建立虚连接。下面描述了这三次握手的简单过程。n初始化主机通过一个同步标志置位的数据段发出会话请求。n接收主机通过发回具有以下项目的数据段表示回复:同步标志置位、即将发送的数据段的起始字节的顺序号、应答并带有将收到的下一个数据段的字节顺序号。n请求主机再回送一个数据段,并带有确认顺序号和确认号。图10.3就是这个流程的简单示意图。SYNJSYNK,ACKJ+1ACKK+1图10.3TCP三次握手协议TCP实体所采用的基本协议是滑动窗口协议。当发送方传送一个数据报时,它将启动计时器。当该数据报到
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