第9章网络通信应用.ppt

第9章 网络通信应用 在信息社会，随着互联网的普及，网络应用越来越广泛，通过互联网传输信息成为PC的必备要素。在嵌入式设备上，也越来越多的利用网络传输信息。Linux操作系统从一开始就提供网络功能，并且，Linux上的socket库兼容BSD socket库，为开发网络应用提供良好的支持。对应用程序员来说，掌握socket开发可以快速的实现网络应用程序。本章主要内容如下： TCP/IP协议簇介绍 socket通信的概念 通过socket进行面向数据流的通信 通过socket进行面向数据报的通信 socket开发的高级应用 9.1 网络通信基础 互联网（internet）是目前世界上应用最广泛的网络，最早从美国军方的科研项目ARPA（Advanced Research Projects Agency）发展而来。互联网采用TCP/IP协议传输数据，虽然TCP/IP协议并不是ISO规定的标准协议，但是作为应用最广泛的协议已经成为大规模网络通信的事实标准。本节介绍TCP/IP协议簇以及其中重要的IP协议、TCP协议和UDP协议。 9.1.1 TCP/IP协议族 TCP/IP协议实际上是由一组协议组成的，通常也称作TCP/IP协议簇。根据ISO/OSI参考模型对网络协议的规定，对网络协议划分为7层。 9.1.2 IP协议 在图看出，IP协议工作在传输层，负责数据包的传输管理。IP协议实现两个基本功能：寻址和分段。寻址是IP协议提供的最基本功能，IP协议根据包头中目的地址传送数据报文。在传送数据报文过程中，IP协议可以根据目的地址选择报文在网络中的传输路径，这个过程称作路由。 分段是IP协议一个重要功能。由于不同类型的网络之间传输的网络报文长度是不同的，为了能适应在不同的网络中传输TCP/IP协议报文，IP协议提供分段机制帮助数据包穿过不同类型的网络。IP协议在协议头记录了分段后的报文数据，但是IP协议并不关心数据的内容。 9.1.2 IP协议 9.1.3 TCP协议 TCP协议是一个传输层协议。如图9-1所示，TCP协议位于网络互联层后，是IP协议的上层协议。TCP是一个面向连接的可靠传输协议。在一个协议栈处理程序中，如果发现数据包的IP层后携带了TCP头，会把数据包交给TCP协议层处理。TCP协议层对数据包排序并进行错误检查，按照TCP数据包头中的序列号排序，如果发现排序队列中少某个数据包，则启动重传机制重新传送丢失的数据包。 TCP协议层处理完毕后，把其余数据交给应用层程序处理，如FTP的服务程序和客户程序。面向连接的应用几乎都使用TCP协议作为传输协议。TCP传输协议有高度可靠性，可以最大限度保证数据在传递过程中不丢失。 9.1.4 UDP协议 UDP与TCP一样是传输层协议，但是UDP协议没有控制数据包的顺序和出错重发机制。因此，UDP的数据传输时不稳定的。通常UDP被用在对数据要求不是很高的场合，如查询应答服务等。使用UDP作为传输层协议的有NTP（网络时间协议）和DNS（域名服务系统）。 UDP另一个重要问题就是安全性不高。由于UDP没有连接的概念，在一个数据传输过程中，UDP数据包可以很容易的被伪造或者篡改。 9.1.5 学习分析协议的方法 网络协议一般都比较抽象，给人感觉枯燥。学习网络协议需要一个直观的认识，推荐读者使用网络协议分析的工具分析协议。目前有很多的网络协议分析工具，著名的Sniffer就是一款专业的网络协议分析利器，本书介绍一个比较流行的工具Ethereal，这是一个开源的网络协议分析工具，功能十分强大，使用libpcap库做数据包解析，使用GTK+库做界面，由于这两个库是跨平台的，所以Ethereal可以在多种平台使用。Ethereal最大的特点是支持用表达式书写包过滤条件，同时支持常见协议的深度分析，如HTTP，SIP等。Ethereal必威体育精装版版本已经更名为WireShark，官方网站是，官方网站有软件的使用手册以及下载。 软件的安装本书不做介绍，安装过程一般不需要选择，按照提示一步一步进行即可。本节介绍WireShark软件的使用。 9.2 socket通信基本概念 socket常被翻译成套接字或者插口，socket实际上就是网络上的通信端点。使用者或应用程序只要连接到socket便可以和网络上任何一个通信端点连接，传送数据。socket封装了通信的细节，在Linux系统，为使用者提供了类似文件描述符的操作方法，程序员可以不必关系通信协议内容而专注应用程序开发。根据数据传送方式，可以把socket分成面向连接的数据流通信和无连接的数据报通信。 9.2.1 创建socket对象 在使用socket通信之前，需要创建socket对象。对应用程序员来说，soeket对象就是一个文件句柄，通常