《网路程式设计》PPT课件.ppt

1、網路程式設計-Socket程式設計,蔡進義 .tw,2,大綱,TCP/IP協定複習 什麼是Socket Socket API的使用 Socket相関資料的結構 常用Socket API,3,TCP / IP協定複習,What is TCP / IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol,網路存取層,網路層,傳輸層,應用層,Network Access,Network,Transport,Application,FTP , SMTP , Telnet , DNS , SNMP,TCP , UD

2、P,IP , ARP,Ethernet , FDDI , Token Ring,4,Port(埠),每一台主機有65536個ports port 0 port 65535 一些保留的ports 20, 21: FTP 23: Telnet 80: HTTP 未保留 1024 5000,Port 3333,Port 80,5,大綱,TCP/IP協定複習 什麼是Socket Socket API的使用 Socket相関資料的結構 常用Socket API,6,什麼是Socket？,Socket首次出現在Berkeley UNIX中，作為網路設計TCP/IP的橋樑 Socket是一個簡單的應用程式介

3、面(Application Programming Interface, API) Socket使發展網路程式變得比較簡單。目前，Socket已成為最通用的網路設計介面了。 Berkeley Socket Interface是一組interface function，介於網路應用程式和作業系統及網路硬體之間，用以提供標準的函數，應用程式可透過呼叫Socket interface以發展TCP/IP的網路應用程式。 BSD ( Berkeley Software Distribution ) Socket WinSock,LINK,7,應用程式與Socket關係,應用程式1,應用程式2,應用程式3

4、,應用程式4,網路程式介面API (BSD Socket或Win Sock),TCP/IP,作業系統,網路卡,8,Socket概念,Socket的概念和檔案代碼觀念相似，一個Socket就是一個通訊點，以一個整數來表示之。 Socket並不是TCP或UDP的port number Socket只是一個代碼代表網路協定中的一組資料 TCP連線中雙方的IP位址 目前連線的狀態,9,Socket Descriptor,Socket(整數),10,TCP或UDP,AP1,AP2,AP3,AP3,11,大綱,TCP/IP協定複習 什麼是Socket? Socket API的使用 Socket相關的資料結

5、構 主要的Socket API,12,Socket(連結導向), TCP,建立連線,Client,Server,13,write(),write(),read(),read(),使用write()及read()來傳送與接收資料,14,Socket(非連結導向), UDP,socket(),bind(),sendto(),recvfrom(),sendto(),Client,Server,socket(),bind(),recvfrom(),15,Client/Server模型,Client端： Client開啟一個socket並且使用一個port Client使用connect以建立連結 TC

6、P要經過三向交握 Client使用read/write system call對開啟的socket做讀寫的動作 關閉socket以結束連結,16,open socket由作業系統如同檔案一般取得一Socket Descriptor，讓Client 端以後可使用這一代號進行網路I/O讀寫。 bind 是指定 Client 端使用local (也就是本機) 的哪一IP及 Port 進行通訊。若無指定，則連線時由系統幫 Client 程式自動挑選合適的 IP 與 Port。因此對 Client 端而言是 Optional。 connect 是起始 TCP 的連線，配合 Server 端的 accep

7、t System Call完成三向交握，因此於 connect 此 System Call 必需傳給予對方 Server 端的 IP 與 Port 的資訊。 read/write 針對已經完成連線的 Socket Descriptor 進行 I/O 動作，在此傳送 HTTP的Protocol並得到 Server 回傳的 HTML 檔案內容等。 close 關閉TCP連線，釋放系統資源。,socket(),bind(),connect(),read() write(),close(),17,Client/Server模型,Server端： Server開啟一個socket並佔用一個port 使s

8、ocket進入被動模式來等待client的連結 Server及client利用read/write system call進行對開啟的socket做讀寫的動作 關閉socket以結束連結,18,open socket由作業系統如同檔案一般取得一Socket Descriptor，讓Server端以後可使用這一代號進行接受外來TCP連線。 bind 是指定 Server端使用local 的哪一IP及 Port 進行通訊。對Server端而言是必需的。 listen 表示讓此開啟的 Socket 進入被動模式，配合 accept System Call可接受外來之連線。 Server 端的 acc

9、ept System Call接受Client 之 connect System Call 完成三向交握，並產生一新的 Descriptor，此 Descriptor即為與Client 進行 I/O 的代號。 read/write 針對已經accept 產生之Descriptor 進行 I/O 動作，在此傳送 HTTP的Protocol並得到 Server 回傳的 HTML 檔案內容等。 close 關閉TCP連線，釋放系統資源。,socket(),bind(),listen(),read() write(),close(),accept(),19,範例(Client端) 1/2,/建立soc

10、ket，若成功傳回socket descriptor，若傳回-1表error if(sockfd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) = -1) printf(Socket Error:%san, strerror(errno); printf(Socket Error:%san, strerror(errno); exit(1); /填入family, address, port，另外，其他地方要填入0(使用bzero() function) bzero(char*) ,20,範例(Client端) 2/2,/送資料(hello字串)給Server if(writ

11、e(sockfd, hello, strlen(hello) = -1) printf(Write Error:%sn, strerror(errno); exit(1); /從Server收資料 if(nbytes=read(sockfd, buffer, 1024) = -1) printf(Read Error:%sn, strerror(errno); exit(1); buffernbytes = 0; printf(I am Client. I have received from Server:%sn, buffer); close(sockfd); exit(0);,21,範例

12、(Server端) 1/3,/建立socket，若成功傳回socket descriptor，若傳回-1表error if(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0) = -1) printf(Socket error:%sna, strerror(errno); exit(1); /填入family, address, port，另外，其他地方要填入0(使用bzero() function) bzero(char*) ,22,範例(Server端) 2/3,/進入被動狀態，等待連線 if(listen(sockfd,5) = -1) printf(Listen

13、error:%sna, strerror(errno); exit(1); while(1) sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); /接受連線，並產生一個新的socket(new_fd)，傳回-1表失敗 /其中client的address將放在client_addr中 if(new_fd=accept(sockfd, (struct sockaddr *)(,23,範例(Server端) 3/3,/將資料讀進放入buffer陣列中 if(nbytes=read(new_fd, buffer, 1024) = -1) printf(Read Error:%

14、sn, strerror(errno); exit(1); buffernbytes = 0; printf(I have received:%sn, buffer); /把hello字串的資料傳回client if(write(new_fd, hello, strlen(hello) = -1) printf(Write Error:%sn, strerror(errno); exit(1); close(new_fd); close(sockfd); exit(0);,24,25,大綱,TCP/IP協定複習 什麼是Socket? Socket API的使用 Socket相關的資料結構 主要

15、的Socket API,26,Socket相關資料結構,struct sockaddr struct sockaddr_in struct in_addr struct hostent struct servent struct protoent,27,sockaddr, /一般化的位址 struct sockaddr u_short sa_family; /* type of address, AF_INET, AF_INET (Internet protocol address family) */ char sa_data14; /* value of address, specifie

16、s the address value */ ;,28,sockaddr_in, /IPv4 Socket Address struct sockaddr_in u_short sin_family; /specifies protocol to use, PF_INET for either of TCP or UDP u_port sin_port; /16 bits, network byte order struct in_addr sin_addr; /32 bits, network byte order char sin_zero8; /unused ;,29,一般位址,IPv4

17、 Socket Address,30,in_addr,/Internet address structure struct in_addr long s_addr; /32-bit(整數) IPv4 address, network byte ordered ;,31,hostent,struct hostent char *h_name; char *h_aliases; int h_addrtype; int h_length; char *h_addr_list; /hptr-h_addr = gethostbyname(“1”); ; #define h_add

18、r h_addr_list0,h_addr_list0,h_addr_list1,h_addr_list,32,servent,struct servent char *s_name; char *s_aliases; int s_port; char *s_proto; ;,33,protoent,struct protoent char *p_name; char *p_aliases; int p_proto; ;,34,大綱,TCP/IP協定複習 什麼是Socket? Socket API的使用 Socket相關的資料結構 主要的Socket API,35,主要的Socket API,

19、socket 建立socket bind 設定socket所使用的local IP及通訊埠 listen 設定socket等待client的連結請求 accept 接受來自client的連結請求，並建立socket連結 recv/read (TCP)接收來自client所傳的資料 recvfrom (UDP)接收來自client所傳的資料 send/write (TCP)傳送資料到client sendto (UDP)傳送資料到client,Server,36,主要的Socket API,socket 建立socket connect 建立與server端socket連線 recv/read

20、(TCP)接收來自server所傳的資料 recvfrom (UDP)接收來自server所傳的資料 send/write (TCP)傳送資料到server sendto (UDP)傳送資料到server,Client,37,int socket(int family, int type, int protocol);,參數： family: Selects the protocol family to be used; defined in ; use PF_INET for TCP or UDP.其他還有PF_UNIX AF_INET IPv4 AF_INET6 IPv6 AF_LOCAL

21、 Unix domain protocols IPC AF_ROUTE Routing sockets appls and kernel AF_KEY Key socket AF_UNIX AF_IMPLINK type: Semantics of desired communication protocol; defined in ; SOCK_STREAM for TCP; SOCK_DGRAM for UDP; others are possible. SOCK_STREAM stream socket SOCK_DGRAM datagram socket SOCK_RAW raw so

22、cket SOCK_PACKET datalink (Linux) protocol: Normally only one per type; defined in /etc/protocols; 6 for TCP, 17 for UDP; Can use 0 (zero) and the socket call will figure out the right protocol to use for the specified type field. 傳回值： Return: return a integer identifier called a handle. (nonnegativ

23、e descriptor if OK, negative number on error) 範例： Example: To create a TCP socket: int sock; sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);,38,int connect(int s, struct sockaddr *name, int namelen);,參數： s: file descriptor of socket; returned by call to socket. name: address of the socket data structure; mu

24、st fill-in this structure before calling connect. namelen: length of name data structure; sizeof(name). 範例： Example: if(connect(fd, (struct sockaddr*) ,39,int bind(int socket, const struct sockaddr *address, int addrlen);,功能： Server端的TCP或UDP會使用到 連結socket到特定的address (IP address ,40,int listen(int s,

25、int backlog);,if(listen(fd, 5) 0) perror(“listen”); exit(1); ,41,int accept(int s, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);,參數： s: the socket the Server is listening to. addr will be the address (IP + port) of the client that sent the connection request. 傳回值： Return: (new) socket for communicatin

26、g with this client. 範例： Example: newfd = accept(fd, (struct sockaddr*) ,42,int send (int socket, char *message, int msg_len, intflags) (TCP) int write(int socket, void *msg, int len); (TCP) int recv (int socket, char *buffer, int buf_len, int flags) (TCP),43,int read(int socket, void *msg, int len);

27、 (TCP),範例： Example: int fd; /* socket descriptor */ char buf512; /* used by read() */ int nbytes; /* used by read() */ if(nbytes = read(newfd, buf, sizeof(buf) 0) perror(“read”); exit(1); ,44,int sendto (int socket, void *msg, int len, int flags, struct sockaddr * to, int tolen ); (UDP),參數： socket:

28、Descriptor identifying a bound socket. msg: Buffer containing the data to be transmitted. len: Length of the data in buf, in bytes. flags: Indicator specifying the way in which the call is made. (usually set to 0) to: Optional pointer to a sockaddr structure that contains the address of the target s

29、ocket. tolen: Size of the address in to, in bytes. 範例： Example: int fd; /* socket descriptor */ struct sockaddr_in srv; /* used by sendto() */ srv.sin_family = AF_INET; srv.sin_port = htons(80); srv.sin_addr.s_addr = inet_addr(“0”); nbytes = sendto(fd, buf, sizeof(buf), 0 , (struct sockaddr*) ,45,int recvfrom(int socket, void *msg, int len, int flags, struct sockaddr *from, int *fromlen); (UDP),範例： Example: int fd; /* socket descriptor */ struct sockaddr_in srv; /* used by bind() */ struct sockaddr_in cli; /* used by recvfrom() */ char buf512; /* used by recvfrom()