第四章 基于TCP的服务器端/客户端（1）

《TCP/IP网络编程》 尹圣雨

P59~P71

1.理解TCP和UDP

根据数据传输方式不同，基于网络协议的套接字一般分为TCP套接字和UDP套接字。TCP套接字是面向连接的，称为基于流的套接字。

  

各层通过操作系统等软件实现，也可能通过类型NIC的硬件设备实现。

 

补充：开放式系统 Opening System（以多个标准为依据设计的系统）

路由器用来完成IP层交互任务。网卡遵守链路层的协议标准。

 

（1）链路层：是物理链接领域标准化的结果，也是最基本的领域，专门定义LAN、WAN、MAN等网络标准。

（2）IP层：在复杂网络中传输数据，需要考虑路径的选择。即向目标传输数据需要经过哪条路径？

IP本身是面向消息、不可靠的协议。每次传输数据时会帮助选择路径，但并不一致。IP协议无法应对数据错误。

（3）TCP/UDP层：TCP/UDP层以IP层提供的路径信息为基础完成实际的数据传输，也称为传输层Transport。TCP可以保证可靠的数据传输。但它发送数据是以IP层为基础。

IP层只关注1个数据包（数据传输的基本单位）的传输过程。

TCP作用：交换过程中可以确认对方已经收到数据，并重传丢失的数据，即使IP层不保证数据传输，此类通信也是可靠的。TCP协议确认后向不可靠的IP协议赋予可靠性。

（4）应用层：编写软件过程中，需要根据程序特点决定服务器端和客户端间的数据传输规则，即是应用层协议。

 

2 实现基于TCP的服务器端/客户端

服务器端的默认函数调用顺序:

socket()→bind()→listen()→accept()→read()/write()→close()

 

进入等待连接请求状态

#include<sys/socket.h>

int listen(int sock, intbacklog);

成功时返回0，失败时返回-1。

Sock：希望进入等待连接请求状态的套接字文件描述符，传递的描述符套接字参数成为服务器端套接字（监听套接字）。

Backlog：连接请求等待队列长度。

 

受理客户端请求状态

#include<sys/socket.h>

int accept(int sock,structsockaddr *addr,socklen_t addrlen);

成功时返回创建的套接字文件描述符，失败时返回-1.

sock：服务器套接字的文件描述符。

addr：保存发起连接请求的客户端地址信息的变量地址值，调用函数后向传递来的地址变量参数填充客户端地址信息。

addrlen：第二个参数addr结构体的长度，但是存有长度的变量地址。函数调用完成后，该变量即被填入客户端地址长度。

 

函数调用成功时，accept函数内部将产生用于数据I/O的套接字，并返回其文件描述符。需要强调的是，套接字是自动创建的，并自动与发起连接请求的客户端建立连接。

 

TCP客户端的默认函数调用顺序

socket()→connect()→read()/write()→close()

#include<sys/socket.h>

int connect(int sock, structsockaddr * servaddr,socklen_t addrlen);//成功时返回0，失败时返回-1

sock：客户端套接字文件描述符

servaddr：保存目标服务器端地址的变量地址值

addrlen：以字节为单位传递已传递给第二个结构体参数servaddr的地址变量长度。

 

客户端调用connect函数后，发生以下情况会返回（完成函数调用）。

1）   服务器端接收连接请求

2）   发生断网等异常情况而中断连接请求

注意：“接收请求”是指服务器端把连接请求信息记录到等待队列，因此connect函数返回后并不立即进行数据交换。

 

客户端套接字何时、何地、如何分配地址？

调用connect函数时；在操作系统（内核中）；IP用计算机（主机）的IP，端口随机。

 

基于TCP的服务器端/客户端函数调用关系

服务器端创建套接字后连续调用bind、listen函数进入等待状态，客户端通过调用connect函数发起连接请求。客户端只能等到服务器端调用listen函数后才能调用connect函数。同时要清楚，客户端调用connect函数前，服务器端可能率先调用accept函数。此时服务器端在调用accept函数时进入阻塞状态，直到客户端调用connect函数为止。