第十三章学习笔记

第十三章学习笔记

第十三章 TCP/IP 网络编程

梗概

• 本章论述了 TCP/IP和网络编程，分为两个部分。第一部分论述了 TCP/IP协议及其应 用，具体包括TCP/IP栈、IP地址、主机名、DNS、IP数据包和路由器；介绍了 TCP/IP网 络中的UDP和TCP协议、端口号和数据流；阐述了服务器-客户机计算模型和套接字编程 接口；通过使用UDP和TCP套接字的示例演示了网络编程。第一个编程项目可实现一对通 过互联网执行文件操作的TCP服务器-客户机，可让用户定义其他通信协议来可靠地传输 文件内容。本章的第二部分介绍了 Web和CGI编程，解释了 HTTP编程模型、Web页面和Web浏 览器；展示了如何配置Linux HTTPD服务器来支持用户Web页面、PHP和CG1编程；阐释了客户机和服务器端动态Web页面；演示了如何使用PHP和CGI创建服务器端动态Web 页面。第二个编程项目可让读者在Linux HTTPD服务器上通过CGI编程实现服务器端动态Web页面。

1.TCP/IP协议

• TCP/IP协议包括ICMP、IP、telnet、udp等协议，是利用IP进行通信时所必须用到的协议群的统称。
• TCP：传输控制协议
• IP：网络协议。有IPv4（32位地址）和IPv6（64位地址）。
• TCP/IP的组织结构分为几个层级，通常称为TCP/IP堆栈。如图所示为TCP/IP的各个层级以及每一层级的代表性组件及其功能。
  
  

2.IP主机和IP地址

• 主机是支持TCP/IP协议的计算机或设备。每个主机由一个32位的IP地址来标识。为了方便起见32位的IP地址号通常用点记法表示实际上，应用程序通常使用主机名而不是IP地址。在这个意义上说，主机名就等同于IP地址，因为给定其中一个，我们可以通过DNS（域名系统）服务器找到另一个，它将IP地址转换为主机名，反之亦然。
• IP地址分为两部分，即NetworkID字段和HostID字段。根据划分，IP地址分为A~F类。例如，一个B类IP地址被划分为一个16位NetworkID，其中前2位是10，然后是一个16位的HostID字段。发往IP地址的数据包首先被发送到具有相同networkID的路由器。路由器将通过HostID将数据包转发到网络中的特定主机。每个主机都有一个本地主机名 localhost默认IP地址为127001。本地主机的链路层是一个回送虚拟设备，它将每个数据包路由回同一个localhost。这个特性可以让我们在同一台计算机上运行TCP/IP应用程序而不需要实际连接到互联网。

3.IP协议

• 用于在IP主机之间发送/接收数据包。IP尽最大努力运行。IP主机只向接收主机发送数据包，但它不能保证数据包会被发送到它们的目的地，也不能保证按顺序发送。

4.IP数据包

• 由IP头、发送方地址和接收方IP地址以及数据组成。每个数据包的大小最大为64KB。IP头包含有关数据包的更多信息，例如数据包的总长度、数据包使用TCP还是UDP、生存时间(TTL)计数、错误检测的校验和等。IP头格式：
  

5.路由器

• 路由器是接收和转发数据包的特殊IP主机。
• 一个IP数据包可能会经过许多路由器，或者跳跃到达某个目的地。每个IP包在IP报头中都有一个8位生存时间(TTL)计数，其最大值为255。在每个路由器上，TTL会减小1。如果TTL减小到0，而包仍然没有到达目的地，则会直接丢弃它。这可以防止任何数据包在IP网络中无限循环。

6.UDP

• UDP在IP上运行，用于发送/接收数据报。

• 与IP类似，UDP不能保证可靠性，但是快速高效。如ping是一个向目标主机发送带时间戳UDP包的应用程序。接收到一个pinging数据包后，目标主机将带有时间戳的UDP包回送给发送者，让发送者可以计算和显示往返时间。

7.TCP

• TCP是一种面向连接的协议，用于发送/接收数据流。

• TCP也可在IP上运行，但它保证了可靠的数据传输。通常，UDP类似于发送邮件的USPS，而TCP类似于电话连接。

8.端口编号

• 端口号是分配给应用程序的唯一无符号短整数。
• 要想使用UDP或TCP，应用程序（进程）必须先选择或获取一个端口号。前1024个端口号已被预留。其他端口号可供一般使用。应用程序可以选择一个可用端口号，也可以让操作系统内核分配端口号。

9.网络和主机字节序

• 计算机可以使用大端字节序，也可以使用小端字节序。在互联网上，数据始终按网络序排列，这是大端。在小端机器上，例如基于Intel x86的PC，htons()、htonl()、ntohs()、ntohl()等库函数，可在主机序和网络序之间转换数据。例如，PC中的端口号1234按主机字节序(小端)是无符号短整数。必须先通过htons(1234)把它转换成网络序，才能使用。相反，从互联网收到的端口号必须先通过ntohs(port)转换为主机序

10.TCP/IP网络中的数据流

11.网络编程

• 在服务器 — 客户机计算模型中，我们首先在服务器主机上运行服务器进程。然后，我们从客户主机运行客户及。在UDP中，服务器等待来自客户机的户籍包，处理数据包并生成对客户及的相应。在TCP中，服务器等待客户机连接。客户机首先连接到服务器，在客户机和服务器之间建立一个虚拟电路。

12.套接字编程