互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)第3章

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1、第三章、迭代服務(wù)器與客戶端,TCP套接字編程基本步驟 套接字編程基本函數(shù) 迭代echo服務(wù)器 迭代echo客戶端 測(cè)試用例,1. TCP套接字編程基本步驟,TCP套接字基本步驟分為服務(wù)器端和客戶端兩部分： 服務(wù)器端 創(chuàng)建套接字 綁定套接字 設(shè)置套接字為監(jiān)聽模式，進(jìn)入被動(dòng)接受連接狀態(tài) 接受請(qǐng)求，建立連接 讀寫數(shù)據(jù) 終止連接 客戶端步驟 創(chuàng)建套接字 與遠(yuǎn)程服務(wù)器建立連接 讀/寫數(shù)據(jù) 終止連接,,TCP套接字編程（cont.）,socket(),bind(),listen(),accept(),read(),write(),close(),,,,,,,,,,,socket(),connect(),w

2、rite(),read(),close(),,,,,阻塞直到接收 到客戶連接請(qǐng)求,,,,,,,TCP服務(wù)器端,TCP客戶端,2. 套接字編程基本函數(shù),bind函數(shù) #include int bind(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_len len) 返回：0成功；-1出錯(cuò) 該函數(shù)用于給傳輸層的socket分配地址，其深層含義是在分用Packet的時(shí)候，協(xié)議棧通過檢查inpcb中的地址，確定packet應(yīng)該傳送給哪個(gè)socket 一般而言，服務(wù)器調(diào)用此函數(shù)，而客戶則很少調(diào)用它。 綁定地址時(shí)，可以指定地址和端口號(hào)，也可以指定其中

3、之一，甚至一個(gè)也不指定。通配地址：INADDR_ANY,bind函數(shù)（續(xù)）,另外，需要注意以下幾點(diǎn)： 參數(shù)addr中的相關(guān)字段在初始化時(shí)，必須是網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序； 如果由內(nèi)核來選擇IP地址和臨時(shí)端口號(hào)，函數(shù)并不返回所選擇的值。為了獲得這些值，進(jìn)程必須調(diào)用getsockname函數(shù) 函數(shù)bind返回的一個(gè)常見錯(cuò)誤是：EADDRINUSE，我們可以通過設(shè)置套接口選項(xiàng)SO_REUSEADDR。,bind函數(shù)的用法, struct sockaddr_in addr; int port = 1234; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_addr.s_addr = hton

4、l(INADDR_ANY); addr.sin_port = htons(port); if (bind(fd, (struct sockaddr *),listen函數(shù)（續(xù)）,,,,,,,,,三路握手完成,,,兩隊(duì)列之和不能 超過backlog,,,已完成連接隊(duì)列 (ESTABLISHED狀態(tài)),未完成連接隊(duì)列 (SYN_RCVD狀態(tài)),,新到達(dá)的SYN分節(jié),服務(wù)器,,accept,TCP為監(jiān)聽套接口維護(hù)的兩個(gè)隊(duì)列,,,,,,,,Client,Server,Socket Connect(blocks) (active open),Socket,bind,listen (passive ope

5、n),SYN J,SYN K, ack J+1,ack K+1,Accept return Read (blocks),Connect return,連接完成， 進(jìn)入已建連隊(duì)列,,,,RTT,listen函數(shù)（續(xù)）,另外幾點(diǎn)說明： 不同的實(shí)現(xiàn)對(duì)backlog有不同的解釋，如源自Berkeley的實(shí)現(xiàn)將backlog增加一個(gè)模糊因子，把它乘以1.5，再作為兩個(gè)隊(duì)列之和； 不要把backlog定義為0，因?yàn)橛行?shí)現(xiàn)允許1個(gè)連接排隊(duì)，而有些實(shí)現(xiàn)不允許連接排隊(duì)； 當(dāng)一個(gè)客戶SYN到達(dá)時(shí)，若兩個(gè)隊(duì)列都是滿的，tcp就忽略此分節(jié)，且不發(fā)送RST。這是因?yàn)?，這種情況是暫時(shí)的，客戶tcp將重發(fā)SYN，期望不久

6、的將來就能在隊(duì)列中找到空閑條目。如果發(fā)送RST，將會(huì)出現(xiàn)？,基本套接字函數(shù)accept,#include int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen); 返回：非負(fù)描述字OK；-1出錯(cuò)； accept函數(shù)由TCP服務(wù)器調(diào)用；從已完成連接隊(duì)列頭返回下一個(gè)已完成連接；如果該隊(duì)列空，則進(jìn)程進(jìn)入睡眠狀態(tài)。 函數(shù)返回的套接字為連接套接字，應(yīng)與監(jiān)聽套接字區(qū)分開來 該函數(shù)最多返回三個(gè)值：一個(gè)既可能是新套接字也可能是錯(cuò)誤指示的整數(shù)，一個(gè)客戶進(jìn)程的協(xié)議地址（由cliaddr所指），以及該地址的大小（這后兩個(gè)參

7、數(shù)是值結(jié)果參數(shù)）；也就是說，服務(wù)器可以通過參數(shù)cliaddr來得到請(qǐng)求連接并獲得成功的客戶的地址和端口號(hào)；,accept函數(shù)示例, struct sockaddr_in servaddr, cliaddr; socklen_tlen; int listenfd, connfd; connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) ,基本套接字函數(shù)connect,#include int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 返回：0成功；-1出錯(cuò)

8、； 函數(shù)connect激發(fā)TCP的三路握手過程；僅在成功或出錯(cuò)返回；錯(cuò)誤有以下幾種情況： 如果客戶沒有收到SYN分節(jié)的響應(yīng)（總共75秒，這之間需要可能需要重發(fā)若干次SYN），則返回ETIMEDOUT。 如果對(duì)客戶的SYN的響應(yīng)是RST，則表明該服務(wù)器主機(jī)在該端口上沒有進(jìn)程在等待。函數(shù)返回錯(cuò)誤ECONNREFUSED； 如果客戶發(fā)出的SYN在中間路由器上引發(fā)一個(gè)目的地不可達(dá)ICMP錯(cuò)誤，則如第一種情況，連續(xù)發(fā)送SYN，直到規(guī)定時(shí)間，返回EHOSTUNREACH或ENETUNREACH。,connect函數(shù)（續(xù)）,客戶在調(diào)用connect前不必非得調(diào)用bind函數(shù)，此時(shí)，內(nèi)核會(huì)選擇一個(gè)合適的IP地

9、址和臨時(shí)端口號(hào)； 如果函數(shù)connect失敗，則套接字不可再用，必須關(guān)閉。不能再對(duì)此套接字再調(diào)用函數(shù)connect。 注意這一點(diǎn)?。?3. echo服務(wù)器,本課程全程采用echo程序作為講解的例子 采用這個(gè)例子的原因 操作簡(jiǎn)單，關(guān)注于網(wǎng)絡(luò)編程本身 便于比較各種網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)的性能,Hello, world!,Hello, world!,Hello, world!,Hello, world!,,,,,echo服務(wù)器,,,int main(int argc, char *argv) int fd1, fd2; socklen_t length; struct sockaddr_in addr1,

10、addr2; char bufBUFSIZE; // // create a socket // if ((fd1 = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) cout << strerror(errno) << endl; return -1; ,,// // bind the socket // bzero( ,,// // listen the socket // if (listen(fd1, BACKLOG) < 0) cout << strerror(errno) << endl; return -1; // // serve the cli

11、ent // while (true) // // accept the requirement of some client //,,length = sizeof(addr2); bzero( ,,// // close the listening socket // close(fd1); return 0; ,4. echo客戶端程序,,,int main(int argc, char *argv) int ret, fd; struct sockaddr_in addr; char bufBUFFERSIZE; // // get the servers addr // if (ar

12、gc != 2) printf(Usage: iterateClient addrn); return -1; ,,bzero( ,,// // connect to the server // RETRY: if (connect(fd, (struct sockaddr *) ,,// // get the serve // return tcpclient(fd, buf, BUFFERSIZE); tcpclient()函數(shù)中使用read、write函數(shù)向標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出讀寫數(shù)據(jù)，為什么沒有用fgets？,5. 測(cè)試用例,1. 基本功能 打開服務(wù)器 netstat antp 打開客戶

13、端 netstat antp ps a 輸入字符串 Ctrl-D netstat -antp,,2. 觀察報(bào)文 sudo tcpdump tcp port 1234 Xu i lo 分析TCP報(bào)文結(jié)構(gòu),,3. 多客戶端測(cè)試 首先以一個(gè)客戶端連接，獲取服務(wù)； 然后再打開一個(gè)終端，連接服務(wù)器，觀察現(xiàn)象 4. BackLog測(cè)試 教材（第3版）中指出Linux 2.4.7的BackLog的實(shí)現(xiàn)為0時(shí)，隊(duì)列長度為3，修改代碼中的Backlog值，測(cè)試Linux 2.6中的情況 BackLog = 1?,,5. 壓力測(cè)試 修改代碼，加入時(shí)間測(cè)量函數(shù) ./iterateClient 127.0.0.1 ubuntu.bak 檢查傳輸速率，并記錄下來,作業(yè),采用迭代的方式實(shí)現(xiàn)echo客戶端與服務(wù)器，要求進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： 驗(yàn)證程序能夠正常工作 檢查多用戶的情況 Backlog=0和1時(shí)，Ubuntu的Tcp接收隊(duì)列有多長 采用一個(gè)大文件（12GB），對(duì)echo程序做壓力測(cè)試 思考題： 安裝兩臺(tái)Linux主機(jī)，分別運(yùn)行echo客戶端與服務(wù)器，模擬如下邊界條件： 當(dāng)網(wǎng)線斷掉的情況 當(dāng)echo服務(wù)器被殺死,,采用C++對(duì)Tcp的套接字進(jìn)行封裝,