第八讲Linux网络编程(UDP).pptVIP

Linux网络编程UDP 李杰聪 计算机网络 计算机网络：把分布在不同地理位置上的，具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备，用通信设备和通信线路连接起来，再配以相应的网络软件，以实现计算机资源共享。 LAN物理拓扑结构 OSI 参考模型 字节序 不同的处理器会使用不同的方式来解释多字节数字。 32bit 整数——0网络字节序就是指大端 如何写程序确定当前计算机是大端还是小端机器？ OSI vs TCP/IP 通过路由器连接的两个网络 数据进入协议栈时的封装 TCP/IP协议族概貌 UDP:用户数据报协议 RFC 768是UDP协议的描述 UDP提供无连接服务 UDP缺乏可靠性支持，应用程序必须实现：确认、超时、重传、流控等 经UDP发送的报文会出现重复、丢失现象。 UDP面向记录服务 UDP数据报格式 网络中的几类地址 物理地址：即MAC地址 逻辑地址：即IP地址 端口地址：区分同一台计算机上不同进程。 域名地址：方便人类记忆，最终会转换成IP地址。 物理地址 48位：24位OUI，24位由厂商分配 平面地址，无结构 全球唯一 局部范围寻址 存在于数据链路层 IP地址 IP地址标识着网络一个主机的位置。每个IP地址都是由32位（或128位）组成，分成两部分：网络号、主机号。 全球唯一，寻址容易 两种表示形式：二进制（计算机内部）、点分十进制（便于记忆） IP地址分类 端口地址 端口地址（cont.） TCP和UDP使用16位的端口号（用无符号整型表示） 为防止端口使用的混乱，将端口分为以下三类： 知名/周知端口：0~1023，由IANA统一控制 注册的端口：1024~49151，这些端口虽不由IANA控制，但IANA登记这些端口的使用 动态或私有的端口：49152~65535 在Linux中使用周知端口需要root权限。 网络中通信双方 需要知道对端IP地址 对端哪个进程处理需要由端口来确定 网络中通信双方由以下四元组唯一确定： （本地IP地址、本地端口号、远程IP地址、远程端口号） DNS：域名地址 层次名字空间 便于记忆和使用 计算机通信时无法使用 域名地址解析： 名字到IP地址的解析（gethostbyname） IP地址到域名的解析（gethostbyaddr） 客户/服务器例子——WWW服务 无连接和面向连接的服务器 UDP: 无连接交互 没有可靠保证 依赖下层系统保证 程序中应该有相应保障措施 选用UDP的情况 下层系统可靠性（例如在局域网环境） 应用要求 广播或者组播 并发的概念 并发有真正的并发（并行： Parallelism ）和表面上的并发（并发：Concurrency）（一般采用分时机制） 网络中的并发 单个网络各个机器之间许多成对进程好像独立使用网络资源（通道，机器等） 一个计算机系统中存在并发（分时） 一组机器上所有的客户之间存在并发 服务器中的并发 单个服务器必须并发处理多个传入请求 并发服务器可以让多个远程用户同时使用服务，实现起来比较复杂 其余部分主要介绍术语和概念；涉及其它问题：算法，设计，运行规则等在后面介绍 客户软件的并发 要使客户软件并发执行，一般并不需要程序员为此特别花功夫。（因此现代操作系统一般允许用户并发地执行客户程序） 程序员可专注于业务逻辑层面 操作系统的并发功能 多进程操作系统 进程的概念：进程定义了一个计算的基本单元，它是一个执行某一个特定程序的实体，它拥有独立的地址空间、执行堆栈、文件描述符等。 操作系统原生支持多线程操作 多线程之间更容易共享数据，调高效率。 并发和异步I/O 某些OS允许单个线程控制并发的输入输出操作 使用select询问操作系统I/O设备的情况 例子： 用户从UDP接收数据并且显示，还允许用户从键盘输入命令控制显示。 两个输入：UDP, 键盘 总是等着一个输入，会阻塞 使用select询问输入是否就绪 什么是套接字 TCP/IP协议族存在于OS中，网络服务通过OS提供 在OS中增加支持TCP/IP的系统调用——Berkeley套接字 如socket，connect，send，recv等 套接字API 来自UNIX系统 Berkeley套接字 ARPA要求伯克利分校将TCP/IP移植到UNIX中 需要创建一个接口，便于应用程序使用这个接口 进行网络通信 尽可能使用现有的系统调用,同时添加新的系统调用支持TCP/IP。 这个系统被称为BSD UNIX 套接字，成为事实上的标准 指明一个协议接口 考虑：接口是专门针对TCP/IP, 还是可以为其它协议所用呢? 方法一:定义专门支持TCP/IP通信的一些函数 方法二:定义支持一般网络通信的函数，用参数是TCP/IP通信作为一种特例 Berkeley套接字使用第二种