第十三章学习笔记

摘要

本章论述了TCP/IP和网络编程，分为两个部分。
第一部分论述了TCP/IP协议及其应用，具体包括TCP/IP栈、IP地址、主机名、DNS、IP数据包和路由器;介绍了TCP/P网络中的UDP和TCP协议、端口号和数据流;阐述了服务器-客户机计算模型和套接字编程接口;通过使用UDP和TCP套接字的示例演示了网络编程。第一个编程项目可实现一对通过互联网执行文件操作的TCP服务器–客户机，可让用户定义其他通信协议来可靠地传输文件内容。
第二部分介绍了Web和CGI编程，解释了HTTP编程模型、Web页面和Web浏览器;展示了如何配置Linux HTTPD服务器来支持用户Web页面、PHP和CGI编程;阐释了客户机和服务器端动态Web页面;演示了如何使用PHP和CGI创建服务器端动态Web页面。

TCP/IP协议

TCP/IP 在很多情况下，它只是利用 IP 进行通信时所必须用到的协议群的统称。具体来说，IP 或 ICMP、TCP 或 UDP、TELNET 或 FTP、以及 HTTP 等都属于 TCP/IP 协议。他们与 TCP 或 IP 的关系紧密，是互联网必不可少的组成部分。TCP/IP 一词泛指这些协议，因此，有时也称 TCP/IP 为网际协议群。
互联网进行通信时，需要相应的网络协议，TCP/IP 原本就是为使用互联网而开发制定的协议族。因此，互联网的协议就是 TCP/IP，TCP/IP 就是互联网的协议。
TCP/IP协议包括ICMP、IP、telnet、udp等协议，是利用IP进行通信时所必须用到的协议群的统称。

IP主机和IP地址

P主机和IP地址:主机是支持TCP/IP 协议的计算机或设备。每个主机由一个32位的IP地址来标识。为了方便起见，32位的P地址号通常用点记法表示，例如:134.121.64.1，其中各个字节用点号分开。主机也可以用主机名来表示，如dns1.eec.wsu.edu。IP地址分为两部分，即 NetworkID字段和HostID字段。根据划分，IP地址分为A~E类。例如，一个B类P地址被划分为一个16位NetworkID，其中前2位是10，然后是一个16位的HostID字段。发往P地址的数据包首先被发送到具有相同networkID 的路由器。路由器将通过HostID将数据包转发到网络中的特定主机。每个主机都有一个本地主机名localhost，默认P地址为127.0.0.1。本地主机的链路层是一个回送虚拟设备，它将每个数据包路由回同一个 localhost。

IP协议

IP(Internet Protocol)协议的英文名直译就是：因特网协议，简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守 IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类。另外，IP还有进入防护，知识产权，指针寄存器等含义。
- IP协议：用于在IP主机之间发送/接收数据包。IP尽最大努力运行。IP主机只向接收主机发送数据包，但它不能保证数据包会被发送到它们的目的地，也不能保证按顺序发送。
- 1）IP就是一张身份证，存在于电脑、手机、监控摄像头、汽车等任何需要联网的设备上面；
- 2）IP是可以被追踪到和定位的，无论是网上发帖造谣生事或通过黑客技术攻击别人，所做的事情都会基于IP和其他ID信息被服务器记录下来，然后"阿sir"就可以追踪并抓到你。

UDP/TCP

UDP（用户数据报协议）在IP上运行，用于发送/接收数据报。与IP类似，UDP不能保证可靠性，但是快速高效。ping是一个向目标主机发送带时间戳UDP包的应用程序。接收到一个pinging数据包后，目标主机将带有时间戳的UDP包回送给发送者，让发送者可以计算和显示往返时间。如果目标主机不存在或宕机，当TTL减小为0时，路由器将会丢弃pinging UDP数据包。在这种情况下，用户会发现目标主机没有任何响应。用户可以尝试再次ping，或者断定目标主机宕机。
TCP（传输控制协议）是一种面向连接的协议，用于发送/接收数据流。TCP也可在IP 上运行，但它保证了可靠的数据传输。通常，UDP类似于发送邮件的USPS，而TCP类似于电话连接。

路由器

IP主机之间可能相距很远，通常不可能从一个主机直接向另一个主机发送数据包，路由器是接受和转发数据包的特殊IP主机。如果有的话，一个IP数据包可能回应过许多路由器，或者跳跃到达某个目的地。
每个IP包在IP报头都有一个8位的生存时间（TTL）计数，最大值为255，每个路由器上，TTL会减小1，如果减到0还没有到达目的地，则会直接丢弃，可以防止数据包在IP网络中无限循环。

端口编号

多个应用程序（进程）可同时使用TCP/UDP，每个应用程序由三个组成部分唯一标识：应用程序=（主机IP，协议，端口号）

25端口：简单邮件传输服务器（SMTP）
80端口：万维网服务器（HTTP）
20、21端口：文件传输服务器（控制连接）（FTP）

网络编程平台

（1）服务器上的用户账户
（2）单独PC或笔记本电脑

服务器-客户机计算模型

在服务器-客户机计算模型中，我们首先在服务器主机上运行服务器进程，然后从客户机主机运行客户机，在UDP中，服务器等待来自客户机的数据报，处理数据包并生成对客户及的响应。在TCP中，服务器等待客户机连接，客户机首先连接到服务器，在客户机和服务器之间建立一个虚拟电路，建立连接后，服务器和客户机可以交换连续的数据流。

套接字编程

在网络编程中，TCP/IP的用户界面是通过一系列C语言库函数和系统调用来实现的，这些函数和系统调用被称为套接字API。
（1）套接字地址
（2）套接字API

int套接字
int bind(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen)
UDP套接字
TCP套接字
send()/read()以及recv()/write()

UDP回显服务器—客户机程序

服务器：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>

#define BUFLEN 256 // max length of buffer 
#define PORT    1234 // fixed server port number

char line[BUFLEN];
struct sockaddr_in me, client; 
int sock, rlen, clen = sizeof(client);

int main()
{
    printf("1. create a UDP socket\n");
    sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
    printf ("2. fill me with server address and port nximber\n"); memset((char *)&me, 0, sizeof(me));
    me.sin_family = AF_INET;
    me.sin_port = htons(PORT);
    me.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // use localhost
    printf("3. bind socket to server IP and port\n");
    bind(sock, (struct sockaddr*)&me, sizeof(me));
    printf("4. wait for datagram\n");

    while(1)
    {
        memset(line, 0, BUFLEN);
        printf("UDP server: waiting for datagram\n");
        // recvfrom() gets client IP, port in sockaddr_in clinet 
        rlen=recvfrom(sock,line,BUFLEN,0,(struct sockaddr *)&client,&clen); 
        printf("received a datagram from [host：port] = [%s:%d]\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port)); 
        printf("rlen=%d： line=%s\n", rlen, line);
        printf("send reply\n");
        sendto(sock, line, rlen, 0, (struct sockaddr*)&client, clen);
    }
}

客户机：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_HOST "81.70.18.119" //
#define SERVER_PORT 1234
#define BUFLEN       256

char line[BUFLEN];
struct sockaddr_in server;
int sock, rlen, slen=sizeof(server);

int main()
{
    printf("1. create a UDP socket\n");
    sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
    printf("2. fill in server address and port number\n");
    memset((char *) &server, 0, sizeof(server));
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    inet_aton(SERVER_HOST, &server.sin_addr);

    while(1) 
    { 
        printf("Enter a line :"); 
        fgets(line, BUFLEN, stdin); 
        line[strlen(line)-1] = 0; 
        printf("send line to server\n");
        sendto(sock,line,strlen(line),0,(struct sockaddr *)&server,slen);
        memset(line, 0, BUFLEN);
        printf("try to receive a line from server\n");
        rlen-recvfrom(sock,line,BUFLEN,0,(struct sockaddr*)&server,&slen); 
        printf("rlen=%d: line=%s\n", rlen, line);
    }
}

实践

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
 
#define MAXLINE 256
#define PORT 7777
void sys_err(char *msg){
    perror(msg);
    exit(-1);
}
int main(int argc , char **argv){
 
 
    int sockFd,n;
    char recvLine[MAXLINE];
    struct sockaddr_in servAddr;
 
    if (argc != 2) {
        sys_err("usage: a.out <IPaddress>");
    }
 
    sockFd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
 
 
    memset(&servAddr,0,sizeof(servAddr));
 
    servAddr.sin_family = AF_INET;
    servAddr.sin_port = htons(PORT);
    if (inet_pton(AF_INET,argv[1],&servAddr.sin_addr) <= 0) {
 
        sys_err("inet_pton error");
    }
 
    connect(sockFd,(struct sockaddr *)&servAddr,sizeof(servAddr));
 
 
    while((n=read(sockFd,recvLine,MAXLINE)) >0 ){
        recvLine[n] = '\0';
        if(fputs(recvLine,stdout) == EOF){
            sys_err("fputs error");
        }
    }
    if(n <0){
        sys_err("read error");
    }
    return 0;
}

运行截图

posted @ 2022-11-09 15:16 20201330马榕辰阅读(48) 评论(0) 收藏举报

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