网络编程第2讲Socket网络编程基础

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1、第2讲Socket网络编程基础套接字网络编程接口的产生与发展过程套接字编程的基本概念套接字的特点、应用场合、使用的数据类型面向连接的套接字编程套接字的工作过程、系统调用、编程实例借助实例分析进程的阻塞问题和对策无连接的套接字编程无连接套接字编程的两种模式（C/S和对等）数据报套接字的对等模式编程实例2.1套接字网络编程接口的产生与发展2.1.1问题的提出应用程序与协议软件进行交互时须说明许多细节:是服务器还是客户机，主动还是被动通信？发送方需说明发送的数据；接收方需说明接收的数据如何存放。站在应用程序实现的角度，应用程序如何方便地使用协

2、议栈软件进行通信呢？如果能在应用程序与协议栈软件之间提供一个软件接口，就可以方便客户与服务器软件的编程。UNIX最早将TCP/IP协议簇集成到内核中，UNIX的开发者提出并实现了套接字应用编程接口。套接字应用程序编程接口：是网络应用程序通过网络协议栈进行通信时所使用的接口，即应用程序与协议栈软件之间的接口，简称套接字编程接口(SocketAPI)。定义了应用程序与协议栈软件进行交互时可以使用的一组操作，决定了应用程序使用协议栈的方式、应用程序所能实现的功能、以及开发具有这些功能的程序的难度。套接字编程接口给出了应用程序能够调用的一组过程

3、，以及这些过程所需的参数，每个独立的过程完成一个与协议栈软件交互的基本操作（如：建立连接、接收数据、释放链接）。2.1.2套接字编程接口的起源与应用加州大学伯克利分校开发了一个包括TCP/IP协议簇的BSDUNIX，并迅速得到推广，套接字编程接口是这个操作系统一部分。TCP/IP标准并没有定义应用程序用来与该协议进行交互的应用程序编程接口，只规定了应该提供的一般操作，并允许各个操作系统去定义用来实现这些操作的具体API。一个协议标准可能只是建议某个操作在应用程序发送数据时是需要的，而由应用程序编程接口来定义具体的函数名和每个参数的类型。

4、尽管协议标准允许操作系统设计者开发自己的应用程序编程接口，但由于BSDUNIX的广泛使用，后来的许多操作系统及编程语言都选择了对套接字编程接口的支持。由于这个套接字规范最早是由Berkeley大学开发的，一般将它称为BerkeleySockets规范。BerkeleySockets规范规定了一系列与套接字使用有关的库函数，为在UNIX操作系统下不同计算机中的应用程序进程之间，使用TCP/IP协议簇进行网络通信提供了一套应用程序编程接口。2.1.3套接字编程接口的两种实现方式采用两种实现套接字编程接口的方式：在操作系统的内核中增加相应的软

5、件来实现；通过开发操作系统之外的函数库来实现。在BSDUNIX及起源于它的操作系统中，套接字函数是操作系统本身的功能调用，是操作系统内核的一部分。其他操作系统供应商为了不修改基本操作系统，开发了套接字库（SocketLibrary）来提供套接字编程接口。套接字库中的每个过程具有与UNIX套接字函数相同的名字与参数，向没有本机套接字的操作系统上的应用程序提供套接字编程接口。套接字库与操作系统内核中实现的套接字在语义上是相同的。应用程序调用套接字过程不必管它是由操作系统内核过程提供的，还是由库过程提供的。这种方式提供了程序的可移植性：将程序

6、从一台计算机移植到另一台计算机时，程序的源代码不需改动，只要用新计算机上的套接字库重新编译即可。套接字库与操作系统直接提供的本机套接字编程接口在实现上是不同的。套接字库的过程需要链接到应用程序中；并驻留于应用程序地址空间；调用时控制从应用程序转向库程序，并进一步调用一个或多个底层操作系统的功能调用。2.2套接字编程的基本概念图2.1电插座与电话插座的作用2.2.1什么是套接字（SOCKET）套接字是对网络中不同主机上应用进程之间进行双向通信的端点的抽象。一个套接字就是网络上进程通信的一端，提供了应用层进程利用网络协议栈交换数据的机制。图

7、2.2应用进程、套接口、网络协议栈及操作系统的关系两个应用进程只要分别连接到自己的套接字，就可以通过网络痛惜，不用去管复杂的网络结构及数据传输过程。从多个层面来理解套接字这个概念的内涵从所处的地位来讲，套接字上联应用进程，下联网络协议栈，是应用程序通过网络协议栈进行通信的接口，是应用程序与网络协议栈交互的接口.从实现的角度来讲，非常复杂。套接字是一个复杂的软件机构，包含了一定的数据结构，包含许多选项，由操作系统内核管理。从使用的角度来讲，非常简单。对套接字的操作形成了一种网络应用程序的编程接口（API）,提供了一组系统调用或库函数，可以

8、用于构造套接字、安装绑定套接字、连接套接字、通过套接字交换数据、关闭套接字，实现各种分布式应用。套接字编程接口是一套操作套接字的编程接口函数，套接字是它的操作对象。2.2.2套接字的特点1．通信域通信域：是