网络工程师考试常用的socket程序

Socket 编程让你沮丧吗？从 man pages 中很难得到有用的信息吗？你想 跟上时代去做一做Internet 程序，但是为你在调用 connect() 前的 bind() 的结构而愁眉不展？…

　　好了，我现在已经来了，我将和所有人共享我的知识了。如果你了解 C 语言并想穿过 网络编程的沼泽，那么你来对地方了。
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　　读者
　　这个文档是写成一个指南，而不是参考书。如果你刚开始 socket 编程并想找一本入门书，那么你是我的读者。这可不是一本完全的 socket 编程书。
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　　平台和编译器
　　这篇文章中的大多数代码都在一台 Linux PC 上用 GNU 的 gcc 成功编译过。 而且他们在一台 HPUX 上用gcc 也成功编译过。但是注意，并不是每个代码 片段都独立测试过。
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　　目录：
　　什么是套接口？
　　Internet 套接口的两种类型
　　网络理论
　　struct--要么了解他们，要么等异形入侵地球
　　Convert the Natives!
　　IP 地址和如何处理他们
　　socket()--得到文件描述符！
　　bind()--我们在哪个端口？
　　connect()--Hello！
　　listen()--有人给我打电话吗？
　　accept()--"Thank you for calling port 3490."
　　send() 和 recv()--Talk to me, baby!
　　sendto() 和 recvfrom()--Talk to me, DGRAM-style
　　close() 和 shutdown()--滚开！
　　getpeername()--你是谁？
　　gethostname()--我是谁？
　　DNS--你说“白宫”，我说 "198.137.240.100"
　　客户-服务器背景知识
　　简单的服务器
　　简单的客户端
　　数据报 Socket
　　阻塞
　　select()--多路同步 I/O，酷！
　　参考资料
　　Disclaimer and Call for Help
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　　什么是 socket？
　　你始终听到人们谈论着 "socket"，而你不知道他的确切含义。那么，现在我告诉你： 他是使用 Unix 文件描述符(fiel descriptor) 和其他程序通讯的方式。
　　什么？Ok--你也许听到一些 Unix 高手 (hacker) 这样说：“呀，Unix 中所有的东西就是文件！”那个家伙也许正在说到一个事实：Unix 程序在执行任何形式的 I/O 的时候，程序是在读或者写一个文件描述符。一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数。
　　但是(注意后面的话)，这个文件可能是一个网络连接，FIFO，管道，终端，磁盘上的文件 或者什么其他的东西。Unix 中所有的东西是文件！因此，你想和 Internet 上别 的程序通讯的时候，你将要通过文件描述符。相信刚才的话。
　　现在你脑海中或许冒出这样的念头：“那么我从哪里得到网络通讯的文件描述符呢，聪明人？”无论如何，我要回答这个问题：你利用系统调用 socket()。他返回套接口描 述符 (socket descriptor)，然后你再通过他来调用 send() 和 recv()。
　　“但是...”，你可能现在叫起来，“如果他是个文件描述符，那么为什么不用一般的调用 read() 和 write()来通过套接口通讯？”简单的答案是：“你可以使用 一般的函数！”。详细的答案是：“你可以，但是使用 send() 和recv() 让你更好的控制数据传输。”
　　有这样一个事实：在我们的世界上，有很多种套接口。有 DARPA Internet 地址 (Internet 套接口)，本地节点的路径名 (Unix 套接口)，CCITT X.25 地址 (你可以完全忽略 X.25 套接口)。
　　也许在你的 Unix 机器上还有其他的。我们在这里只讲第一种：Internet 套接口。
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　　Internet 套接口的两种类型
　　什么意思？有两种 Internet 套接口？是的。不，我在撒谎。其实还有很多，但是我可不想 吓着你。我们这里只讲两种。
　　Except for this sentence, where I'm going to tell you that "Raw Sockets" are also very powerful and you should look them up.
　　好了，好了。那两种类型是什么呢？一种是 "Stream Sockets"，另外一种是 "Datagram Sockets"。我们以后谈到他们的时候也会用到 "SOCK_STREAM" 和 "SOCK_DGRAM"。
　　数据报套接口有时也叫“无连接套接口”(如果你确实要连接的时候用 connect()。)
　　流式套接口是可靠的双向通讯的数据流。如果你向套接口安顺序输出“1，2”，那么他们将安顺序“1，2”到达另一边。他们也是无错误的传递的，有自己的错误控制。
　　有谁在使用流式套接口？你可能听说过 telnet，不是吗？他就使用流式套接口。你需要你所输入的字符按顺序到达，不是吗？同样，WWW 浏览器使用的 HTTP 协议也使用他们。实际上，当你通过端口80 telnet 到一个 WWW 站点，然后输入 “GET pagename” 的时候，你也可以得到 HTML 的内容。
　　为什么流式套接口可以达到高质量的数据传输？他使用了“传输控制协议 (The Transmission Control
Protocol)”，也叫 “TCP” (请参考 RFC-793 获得详细资料。)TCP 控制你的数据按顺序到达并且没有错误。你也许听到 “TCP” 是因为听到过 “TCP/IP”。这里的 IP 是指 “Internet协议”(请参考 RFC-791.) IP 只是处理 Internet 路由而已。
　　那么数据报套接口呢？为什么他叫无连接呢？为什么他是不可靠的呢？恩，有这样的事实：如果你发送一个数据报，他可能到达，他可能次序颠倒了。如果他到达，那么在这个包的内部是无错误的。
　　数据报也使用 IP 作路由，但是他不选择 TCP。他使用“用户数据报协议 (User Datagram Protocol)”，也叫 “UDP” (请参考 RFC-768.)
　　为什么他们是无连接的呢？主要原因是因为他并不象流式套接口那样维持一个连接。 你只要建立一个包，在目标信息中构造一个 IP 头，然后发出去。不需要连接。应用程序有： tftp, bootp 等等。
　　“够了！”你也许会想，“如果数据丢失了这些程序如何正常工作？”我的朋友，每个程序在 UDP 上有自己的协议。例如，tftp协议每发出一个包，收到者发回一个包来说“我收到了！” (一个“命令正确应答”也叫“ACK”包)。如果在一定时间内(例如5秒)，发送方没有收到应答， 他将重新发送，直到得到 ACK。这一点在实现 SOCK_DGRAM 应用程序的时候非常重要。
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　　网络理论
　　既然我刚才提到了协议层，那么现在是讨论网络究竟如何工作和演示 SOCK_DGRAM 的工作。当然，你也可以跳过这一段，如果你认为 已经熟悉的话。
　　朋友们，现在是学习 数据封装 (Data Encapsulation) 的时候了！ 这非常非常重要。It's so important that you might just learn about it if you take the networks course here at Chico State ;-).
　　主要的内容是：一个包，先是被第一个协议(在这里是 TFTP )包装(“封装”)， 然后，整个数据(包括 TFTP 头)被另外一个协议(在这里是 UDP )封装，然后下 一个( IP )，一直重复下去，直到硬件(物理)层( Ethernet )。
　　当另外一台机器接收到包，硬件先剥去 Ethernet 头，内核剥去 IP 和 UDP 头，TFTP 程序再剥去 TFTP 头，最后得到数据。
　　现在我们终于讲到臭名远播的 网络分层模型 (Layered Network Model)。
　　这种网络模型在描述网络系统上相对其他模型有很多优点。例如，你可以写一个套接口程序而不用关心数据的物理传输(串行口，以太网，连接单元接口 (AUI) 还是其他介质。