《TCP/IP网络编程》读书笔记
1.Windows 下的 socket 程序和 Linux 思路相同，但细节有所差别
(1) Windows 下的 socket 程序依赖 Winsock.dll 或 ws2_32.dll，必须提前加载。DLL 有两种加载方式，请查看：动态链接库DLL的加载
(2) Linux 使用“文件描述符”的概念，而 Windows 使用“文件句柄”的概念；Linux 不区分 socket 文件和普通文件，而 Windows 区分；
(3) Linux 下 socket() 函数的返回值为 int 类型，而 Windows 下为 SOCKET 类型，也就是句柄。
(4) Linux 下使用 read() / write() 函数读写，而 Windows 下使用 recv() / send() 函数发送和接收。
(5) 关闭 socket 时，Linux 使用 close() 函数，而 Windows 使用 closesocket() 函数。
2.分配给标准输入标准输出及标准错误输出的文件描述符
文件描述符 对象
0 标准输出
1 标准输出
2 标准错误
3.WinSock（Windows Socket）编程依赖于系统提供的动态链接库(DLL)，有两个版本：
较早的DLL是 wsock32.dll，大小为 28KB，对应的头文件为 winsock1.h；
最新的DLL是 ws2_32.dll，大小为 69KB，对应的头文件为 winsock2.h。
使用#pragma命令，在编译时加载：
#pragma comment (lib, "ws2_32.lib")
WinSock 编程的第一步就是加载 ws2_32.dll，然后调用 WSAStartup() 函数进行初始化，并指明要使用的版本号
WSADATA wsaData;
WSAStartup( MAKEWORD(, ), &wsaData);
4. socket编程
(1) 使用socket()函数创建套接字
(2) 使用bind()函数将套接字与特定的IP地址和端口绑定起来，只有这样，流经该IP地址和端口的数据才能交给套接字处理
(3) 使用connect()函数来建立连接
(4) sockaddr结构体
可以认为，sockaddr 是一种通用的结构体，可以用来保存多种类型的IP地址和端口号，而 sockaddr_in 是专门用来保存 IPv4 地址的结构体
另外还有 sockaddr_in6，用来保存 IPv6 地址
(5) 使用listen()函数让套接字进入被动监听状态
(6) 使用accept()函数可以随时响应客户端的请求
(7) accept() 返回一个新的套接字来和客户端通信，addr 保存了客户端的IP地址和端口号
(8) listen() 只是让套接字进入监听状态，并没有真正接收客户端请求，listen() 后面的代码会继续执行，直到遇到accept()
(9) accept() 会阻塞程序执行（后面代码不能被执行），直到有新的请求到来。
(10) TCP服务器端函数调用顺序：socket()->bind()->listen()->accept()->read()/write()->close()
(11) TCP客户端函数调用顺序：socket()->connect()->read()/write()->close()
例子：
(1)基于linux环境的tcp回声服务器的实现
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int serv_sock, clnt_sock;
char message[BUF_SIZE];
int str_len, i;
struct sockaddr\_in serv\_adr;
struct sockaddr\_in clnt\_adr;
socklen\_t clnt\_adr\_sz;
if(argc!=) {
printf("Usage : %s <port>\\n", argv\[\]);
exit();
}
serv\_sock=socket(PF\_INET, SOCK\_STREAM, );
if(serv\_sock==-)
error\_handling("socket() error");
memset(&serv\_adr, , sizeof(serv\_adr));
serv\_adr.sin\_family=AF\_INET;
serv\_adr.sin\_addr.s\_addr=htonl(INADDR\_ANY);
serv\_adr.sin\_port=htons(atoi(argv\[\]));
if(bind(serv\_sock, (struct sockaddr\*)&serv\_adr, sizeof(serv\_adr))==-)
error\_handling("bind() error");
if(listen(serv\_sock, )==-)
error\_handling("listen() error");
clnt\_adr\_sz=sizeof(clnt\_adr);
for(i=; i<; i++)
{
clnt\_sock=accept(serv\_sock, (struct sockaddr\*)&clnt\_adr, &clnt\_adr\_sz);
if(clnt\_sock==-)
error\_handling("accept() error");
else
printf("Connected client %d \\n", i+);
while((str\_len=read(clnt\_sock, message, BUF\_SIZE))!=)
write(clnt\_sock, message, str\_len);
close(clnt\_sock);
}
close(serv\_sock);
return ; }
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit();
}
(2)基于linux环境的tcp回声客户端的实现
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int sock;
char message[BUF_SIZE];
int str_len;
struct sockaddr_in serv_adr;
if(argc!=) {
printf("Usage : %s <IP> <port>\\n", argv\[\]);
exit();
}
sock=socket(PF\_INET, SOCK\_STREAM, );
if(sock==-)
error\_handling("socket() error");
memset(&serv\_adr, , sizeof(serv\_adr));
serv\_adr.sin\_family=AF\_INET;
serv\_adr.sin\_addr.s\_addr=inet\_addr(argv\[\]);
serv\_adr.sin\_port=htons(atoi(argv\[\]));
if(connect(sock, (struct sockaddr\*)&serv\_adr, sizeof(serv\_adr))==-)
error\_handling("connect() error!");
else
puts("Connected...........");
while()
{
fputs("Input message(Q to quit): ", stdout);
fgets(message, BUF\_SIZE, stdin);
if(!strcmp(message,"q\\n") || !strcmp(message,"Q\\n"))
break;
write(sock, message, strlen(message));
str\_len=read(sock, message, BUF\_SIZE-);
message\[str\_len\]=;
printf("Message from server: %s", message);
}
close(sock);
return ; }
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit();
}
5.Ack号 = Seq号 + 传递的字节数 + 1
6.
(1) 调用 close()/closesocket() 函数意味着完全断开连接，即不能发送数据也不能接收数据
(2) 使用 shutdown() 函数可以只断开一条数据传输通道，而保留另一条
int shutdown(int sock, int howto); //Linux
int shutdown(SOCKET s, int howto); //Windows
sock 为需要断开的套接字，howto 为断开方式
howto 在 Linux 下有以下取值：
- SHUT_RD：断开输入流。套接字无法接收数据（即使输入缓冲区收到数据也被抹去），无法调用输入相关函数。
- SHUT_WR：断开输出流。套接字无法发送数据，但如果输出缓冲区中还有未传输的数据，则将传递到目标主机。
- SHUT_RDWR：同时断开 I/O 流。相当于分两次调用 shutdown()，其中一次以 SHUT_RD 为参数，另一次以 SHUT_WR 为参数。
howto 在 Windows 下有以下取值：
- SD_RECEIVE：关闭接收操作，也就是断开输入流。
- SD_SEND：关闭发送操作，也就是断开输出流。
- SD_BOTH：同时关闭接收和发送操作。
shutdown() 用来关闭连接，而不是套接字，不管调用多少次 shutdown()，套接字依然存在，直到调用 close() / closesocket() 将调用 close()/closesocket() 关闭套接字时，或调用 shutdown() 关闭输出流时，都会向对方发送 FIN 包。FIN 包表示数据传输完毕，计算机收到 FIN 包就知道不会再有数据传送过来了
(3) 默认情况下，close()/closesocket() 会立即向网络中发送FIN包，不管输出缓冲区中是否还有数据，而shutdown() 会等输出缓冲区中的数据传输完毕再发送FIN包, 也就意味着，调用 close()/closesocket() 将丢失输出缓冲区中的数据，而调用 shutdown() 不会。
例子：
(1)file_server.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int serv_sd, clnt_sd;
FILE * fp;
char buf[BUF_SIZE];
int read_cnt;
struct sockaddr\_in serv\_adr, clnt\_adr;
socklen\_t clnt\_adr\_sz;
if(argc!=) {
printf("Usage: %s <port>\\n", argv\[\]);
exit();
}
fp=fopen("file\_server.c", "rb");
serv\_sd=socket(PF\_INET, SOCK\_STREAM, );
memset(&serv\_adr, , sizeof(serv\_adr));
serv\_adr.sin\_family=AF\_INET;
serv\_adr.sin\_addr.s\_addr=htonl(INADDR\_ANY);
serv\_adr.sin\_port=htons(atoi(argv\[\]));
bind(serv\_sd, (struct sockaddr\*)&serv\_adr, sizeof(serv\_adr));
listen(serv\_sd, );
clnt\_adr\_sz=sizeof(clnt\_adr);
clnt\_sd=accept(serv\_sd, (struct sockaddr\*)&clnt\_adr, &clnt\_adr\_sz);
while()
{
read\_cnt=fread((void\*)buf, , BUF\_SIZE, fp);
if(read\_cnt<BUF\_SIZE)
{
write(clnt\_sd, buf, read\_cnt);
break;
}
write(clnt\_sd, buf, BUF\_SIZE);
}
shutdown(clnt\_sd, SHUT\_WR);
read(clnt\_sd, buf, BUF\_SIZE);
printf("Message from client: %s \\n", buf);
fclose(fp);
close(clnt\_sd); close(serv\_sd);
return ; }
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit();
}
(2)file_client.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int sd;
FILE *fp;
char buf\[BUF\_SIZE\];
int read\_cnt;
struct sockaddr\_in serv\_adr;
if(argc!=) {
printf("Usage: %s <IP> <port>\\n", argv\[\]);
exit();
}
fp=fopen("receive.dat", "wb");
sd=socket(PF\_INET, SOCK\_STREAM, );
memset(&serv\_adr, , sizeof(serv\_adr));
serv\_adr.sin\_family=AF\_INET;
serv\_adr.sin\_addr.s\_addr=inet\_addr(argv\[\]);
serv\_adr.sin\_port=htons(atoi(argv\[\]));
connect(sd, (struct sockaddr\*)&serv\_adr, sizeof(serv\_adr));
while((read\_cnt=read(sd, buf, BUF\_SIZE ))!=)
fwrite((void\*)buf, , read\_cnt, fp);
puts("Received file data");
write(sd, "Thank you", );
fclose(fp);
close(sd);
return ; }
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit();
}
**7. recv() 返回 0 的唯一时机就是收到FIN包时
**
8. 网络字节序
不同 CPU 保存和解析数据的方式不同（主流的 Intel 系列 CPU 为小端序），小端序系统和大端序系统通信时会发生数据解析错误。因此在发送数据前，要将数据转换为统一的格式——网络字节序（Network Byte Order）。网络字节序统一为大端序。
9.
ping 域名可以查看域名对应的IP地址
nslookup命令可以查看计算机中注册的默认DNS服务器地址
10.
(1) 下列函数可以通过传递字符串格式的域名获取IP地址
#include
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname);
成功时返回hostnet结构体指针，失败时返回NULL指针
例子：gethostbyname.c
#include
#include
#include
#include
#include
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
struct hostent *host;
if(argc!=) {
printf("Usage : %s
exit();
}
host=gethostbyname(argv\[\]);
if(!host)
error\_handling("gethost... error");
printf("Official name: %s \\n", host->h\_name);
for(i=; host->h\_aliases\[i\]; i++)
printf("Aliases %d: %s \\n", i+, host->h\_aliases\[i\]);
printf("Address type: %s \\n",
(host->h\_addrtype==AF\_INET)?"AF\_INET":"AF\_INET6");
for(i=; host->h\_addr\_list\[i\]; i++)
printf("IP addr %d: %s \\n", i+,
inet\_ntoa(\*(struct in\_addr\*)host->h\_addr\_list\[i\]));
return ; }
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit();
}
struct hostnet
{
char *h_name;
char **h_aliases;
int h_addrtype;
int h_lenght;
char **h_addr_list;
}
(2) gethostbyaddr()函数利用IP地址获取域相关信息
#include
struct hostnet *gethostbyaddr(const char *addr, socklen_t len, int fanily);
成功时返回hostnet结构体变量地址值，失败时返回NULL指针
addr:含有IP地址信息的in_addr结构体指针
len: 向第一个参数传递的地址信息的字节数，IPv4时为4，IPv6时为6
family: 传递地址族信息，IPv4时为AF_INET, IPv6时为AF_INET6
例子：gethostbyaddr.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
struct hostent *host;
struct sockaddr_in addr;
if(argc!=) {
printf("Usage : %s
exit();
}
memset(&addr, , sizeof(addr));
addr.sin\_addr.s\_addr=inet\_addr(argv\[\]);
host=gethostbyaddr((char\*)&addr.sin\_addr, , AF\_INET);
if(!host)
error\_handling("gethost... error");
printf("Official name: %s \\n", host->h\_name);
for(i=; host->h\_aliases\[i\]; i++)
printf("Aliases %d: %s \\n", i+, host->h\_aliases\[i\]);
printf("Address type: %s \\n",
(host->h\_addrtype==AF\_INET)?"AF\_INET":"AF\_INET6");
for(i=; host->h\_addr\_list\[i\]; i++)
printf("IP addr %d: %s \\n", i+,
inet\_ntoa(\*(struct in\_addr\*)host->h\_addr\_list\[i\]));
return ; }
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit();
}
(3)字节序转换函数
unsigned short htons(unsigned short);
unsigned short ntohs(unsigned short);
unsigned long htonl(unsigned long);
unsigned long ntohl(unsigned long);
(4) 将字符串信息转换为网络字节序的整数型
#include
in_addr_t inet_addr(const char *string);
成功时返回32位大端序整数型值，失败时返回INADDR_NONE
(5) inet_aton()也将字符串形式IP地址转换位32位网络字节序整数并返回，只不过该函数利用in_addr结构体，且其使用频率跟高
#include
int inet_aton(const char *string, struct in_addr *addr);
成功时返回1(true)，失败时返回0(false)
(6) inet_ntoa()函数可以把网络字节序整数型IP地址转换成字符串形式
#include
char *inet_ntoa(struct in_addr adr);
成功时返回转换的字符串地址值，失败时返回-1；
调用完该函数后应立即将字符串信息复制到其他内存空间，因为，若再次调用inet_ntoa函数，则有可能覆盖之前保存的字符串信息
(7) 网络地址信息初始化方法：
struct sockaddr_in addr;
char *serv_ip = "211.217.168.13";
char *serv_port "";
memset(&addr, , sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(serv_ip);
addr.sin_port = htons(atoi(serv_port));
利用常数INADDR_ANY分配服务器的IP地址，可以自动获取运行服务器端的计算机IP地址
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
11.套接字的可选项
getsockopt(int sock, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
setsockopt(int sock, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen)
SO_SNDBUF：输入缓冲大小相关可选项
SO_RCVBUF：输出缓冲大小相关可选项
SO_REUSEADDR：该可选项设置为TRUE可将Time_wait状态下的套接字端口号重新分配给新的套接字
TCP_NODELAY设置为1可禁用Nagle算法
12.多进程
(1) 通过调用fork函数创建进程
#include
pid_t fork(void);
父进程：fork函数返回子进程的ID
子进程：fork函数返回0
(2) 应当向创建子进程的父进程传递子进程的exit参数值或return语句的返回值，防止僵尸进程的产生
销毁僵尸进程1：利用wait函数
#include
pid_t wait(int *statloc);
->成功时返回终止的子进程ID，失败时返回-1
子进程终止时传递的返回值将保存到statloc所指内存空间，需要用下列宏进行分离
- WIFEXITED 子进程正常终止时返回“真”true
- WEXITSTATUS 返回子进程的返回值
销毁僵尸进程2：利用waitpid函数
#include
pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);
->成功时返回终止的子进程ID，失败时返回-1
pid 等待终止的目标子进程ID，若传递-1，则可以等待任意子进程终止
(3) statloc与wait函数的statloc参数具有相同含义
(4) options 传递sys/wait.h中声明的常量WNOHANG,即使没有终止的子进程也不会进入组赛状态，而是返回0并退出函数
(5)信号与signal函数
#include
void (*signal(int signal, void (*func)(void)))(int);
->为了在产生信号时调用，返回之前注册的函数指针
(6) 利用sigaction函数进行信号处理
#include
int sugacyion(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
->成功时返回0，失败时返回-1
通过fork函数复制套接字文件描述符后，同一端口将对应多个套接字，只有这些套接字描述符都终止，才能销毁套接字
13.进程间通信
创建管道的函数：
#include
int pipe(int filedes[]);
->成功时返回0，失败时返回-1
filedes[0]:通过管道接收数据时使用的文件描述符，即管道出口
filedse[1]:通过管道传输数据时使用的文件描述符，即管道入口
14.I/O复用
(1) 针对fd_set变量的操着的宏：
FD_ZERO(fd_set *fdset)
FD_SET(int fd, fd_set *fdset)
FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)
FD_ISSET(fint fd, d_set *fdset)
(2) select函数:
#include
#include
int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);
15.多种I/O函数
(1) 收到MSG_OOB紧急消息时，操着系统将产生SIGURG消息，并调用注册的信号处理函数
(2) 处理SIGURG信号时必须指定处理信号的进程，而geipid函数返回调用此函数的进程ID
(3) fcntl函数用于控制文件描述符
fcntl(recv_sock, F_SETOWN, getpid());
上述调用的含义是“将文件描述符recv_sock指向的套接字拥有者（F_SETOWN）改为把getpid函数返回值用作ID的进程
(4) 紧急指针指向紧急消息的下一个位置(偏移量+1)，紧急消息的意义在于督促消息处理，而非紧急传输形式受限的消息
(5) 调用recv函数的同时传递MSG_PEEK可选项，是为了保证即使不存在待读取的数据也不会进入阻塞状态，设置MSG_PEEK选项并调用recv函数时，即使读取了输入缓冲的数据也不会删除，该选项通常与MSG_DONTWAIT合作，用于调用以非阻塞方式验证待读取数据存在与否的函数
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