第10章网络编程基础.ppt
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现代网络技术现代网络技术 第第10章章 网络编程基础网络编程基础 v10.1 socket编程 v10.2 利用MySQL C接口实现多用户通信 10.1 socket编程编程 10.1.1 基本概念 1．端口与插口 端口用16 bit的地址码——端口号进行标识 一个插口（socket），也称一个套接口,一个二元组（IP地址，端口号） 一条连接需要用一对插口标识这对插口组成一个四元组：（本地IP地址，本地端口号，远程IP地址，远程端口号） 现代网络技术 10.1 socket编程编程2．插口API 为了简化网络应用程序的设计，为了使进程对通信信道的操作能够像对文件一样简单，伯克利的开发者们开发了一种称为插口（socket）的逻辑文件 当系统把一个socket分配给一个进程时，就是将一个进程连接到了一个信道的端点上，就好像一个用户把一台机接到了线上，只要对方也把机接到线上，双方就可以进行连接、通话了现代网络技术 10.1 socket编程编程 Socket为整个网络通信提供协议基础进程间的通信就通过连接两个进程的通路进行，软件设计人员不必考虑这个通路是什么，只要知道如何把一个进程连接到通路的端点即可；通路端点的分配由逻辑文件Socket进行，使得进程用文件描述符访问通路就像访问普通文件一样，大大简化了通信程序的设计。
现代网络技术 10.1 socket编程编程10.1.2 socket概述 socket接口是TCP/IP网络的API，socket接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序 常用的socket类型有两种： 流式socket（SOCK_STREAM）流式是一种面向连接的socket，针对于面向连接的TCP服务应用； 数据报式socket（SOCK_DGRAM）是一种无连接的socket，对应于无连接的UDP服务应用 现代网络技术 10.1 socket编程编程10.1.3 socket中的主要调用 1．建立socket 为了建立socket，程序可以调用socket函数，该函数返回一个类似于文件描述符的句柄socket函数原型为： int socket(int domain, int type, int protocol); 现代网络技术 10.1 socket编程编程 实际上“建立一个socket”意味着为一个socket数据结构分配存储空间socket执行体为你管理描述符表 两个网络程序之间的一个网络连接包括五种信息：通信协议、本地协议地址、本地主机端口、远端主机地址和远端协议端口。
socket数据结构中包含这五种信息 现代网络技术 10.1 socket编程编程2．socket配置 面向连接的socket客户端通过调用connect函数在socket数据结构中保存本地和远端信息 无连接socket的客户端和服务端以及面向连接socket的服务端通过调用bind函数来配置本地信息 bind函数原型为： int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen); 现代网络技术 10.1 socket编程编程 struct sockaddr结构类型是用来保存socket信息的： struct sockaddr { unsigned short sa_family; /* 地址族， AF_xxx */ char sa_data[14]; /* 14 字节的协议地址 */ }; 现代网络技术 10.1 socket编程编程 另外还有一种结构类型： struct sockaddr_in { short int sin_family; /* 地址族 */ unsigned short int sin_port; /* 端口号 */ struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */ unsigned char sin_zero[8]; /* 填充0 以保持与struct sockaddr同样大小 */ }; 现代网络技术 10.1 socket编程编程 使用bind函数时，可以用下面的赋值实现自动获得本 机IP地址和随机获取一个没有被占用的端口号： my_addr.sin_port = 0; /* 系统随机选择一个未被使用的端口号 */ my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填入本机IP地址 */ 现代网络技术 10.1 socket编程编程 计算机数据存储有两种字节优先顺序： 高位字节优先 低位字节优先。
Internet上数据以高位字节优先顺序在网络上传输，所以对于在内部是以低位字节优先方式存储数据的机器，在Internet上传输数据时就需要进行转换，否则就会出现数据不一致 现代网络技术 10.1 socket编程编程 下面是几个字节顺序转换函数：（1）htonl()：把32位值从主机字节序转换成网络字节序（2）htons()：把16位值从主机字节序转换成网络字节序（3）ntohl()：把32位值从网络字节序转换成主机字节序（4）ntohs()：把16位值从网络字节序转换成主机字节序 现代网络技术 10.1 socket编程编程3．连接建立 面向连接的客户程序使用connect函数来配置socket并与远端服务器建立一个TCP连接 其函数原型为： int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen); 现代网络技术 10.1 socket编程编程 listen函数使socket处于被动的监听模式，并为该so cket建立一个输入数据队列，将到达的服务请求保存在此队列中，直到程序处理它们。
int listen(int sockfd， int backlog); 现代网络技术 10.1 socket编程编程 accept()函数让服务器接收客户的连接请求在建立好输入队列后，服务器就调用accept函数，然后睡眠并等待客户的连接请求 int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen); 现代网络技术 10.1 socket编程编程4．数据传输 send()和recv()这两个函数用于面向连接的socket上进行数据传输 send()函数原型为： int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags); 现代网络技术 10.1 socket编程编程 在程序中应该将send()的返回值与欲发送的字节数进行比较当send()返回值与len不匹配时，应该对这种情况进行处理char *msg = "Hello!"; int len, bytes_sent; …… len = strlen(msg); bytes_sent = send(sockfd, msg,len,0); …… 现代网络技术 10.1 socket编程编程recv()函数原型为： int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags); sendto()和recvfrom()用于在无连接的数据报socket方式下进行数据传输。
由于本地socket并没有与远端机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地址 现代网络技术 10.1 socket编程编程 sendto()函数原型为： int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen); recvfrom()函数原型为： int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen); 现代网络技术 10.1 socket编程编程5．结束传输 当所有的数据操作结束以后，你可以调用close()函数来释放该socket，从而停止在该socket上的任何数据操作： close(sockfd); 可以调用shutdown()函数来关闭该socket int shutdown(int sockfd,int how); 现代网络技术 10.1 socket编程编程10.1.4 socket实例 代码实例中的服务器通过socket连接向客户端发送字符串“Hello, you are connected!”。
只要在服务器上运行该服务器软件，在客户端运行客户软件，客户端就会收到该字符串 现代网络技术 10.1 socket编程编程1 1．服务器软件代码．服务器软件代码#include
函数原型为： struct hostent *gethostbyname(const char *name); 函数返回为hosten的结构类型，它的定义如下： struct hostent { char *h_name; /* 主机的官方域名 */ char **h_aliases; /* 一个以NULL结尾的主机别名数组 */ 现代网络技术 10.1 socket编程编程 int h_addrtype; /* 返回的地址类型，在Internet 环境下为AF-INET */ int h_length; /* 地址的字节长度 */ char **h_addr_list; /* 一个以0结尾的数组，包含该主机的所有地址*/ }; #define h_addr h_addr_list[0] /*在h-addr-list中的第一个地址*/ 现代网络技术 10.1 socket编程编程10.1.5 阻塞和非阻塞 阻塞函数在完成其指定的任务以前不允许程序调用另一个函数 非阻塞操作则可以立即完成 Select函数原型为： int select(int numfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *exceptfds,struct timeval *timeout); 现代网络技术 10.1 socket编程编程 为了实现fd_set中对应的文件描述符的设置、复位和测试，它提供了一组宏： FD_ZERO(fd_set *set)----清除一个文件描述符集； FD_SET(int fd,fd_set *set)----将一个文件描述符加入文件描述符集中； FD_CLR(int fd,fd_set *set)----将一个文件描述符从文件描述符集中清除； FD_ISSET(int fd,fd_set *set)----试判断是否文件描述符被置位。
现代网络技术 10.1 socket编程编程 timeout参数是一个指向struct timeval类型的指针，它可以使select()在等待timeout长时间后没有文件描述符准备好即返回 struct timeval数据结构为： struct timeval { int tv_sec; /* seconds */ int tv_usec; /* microseconds */ }; 现代网络技术 10.1 socket编程编程 POP3客户端实例： 代码实例基于POP3的客户协议，与邮件服务器连接并取回指定用户帐号的邮件与邮件服务器交互的命令存储在字符串数组POPMessage中，程序通过一个do-while循环依次发送这些命令 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信 10.2 利用MySQL C接口实现多用户通信 1．技术概述 （1）基于TCP/IP的通信技术 基于TCP/IP的通信基本上都是利用socket套接字进行数据通信，程序一般分为服务器端和客户端两部分。
设计思路如下： 第一部分 服务器端 1）创建服务器套接字现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信 2）服务器套接字进行信息绑定，并开始监听连接 3）接受来自客户端的连接请求 4）创建子进程，子进程继续监听和接受客户端的连接请求 5）主进程与已连接用户间进行数据传输 6）主进程关闭套接字，数据传输结束 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信第二部分 客户端 1）创建客户端套接字 2）与服务器进行连接，如被接受则创建接收进程 3）开始数据传输 4）关闭套接字，客户端程序结束 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信（2）进程 进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次可以并发执行的运行活动，进程作为构成系统的基本细胞，不仅是系统内部独立运行的实体，也是独立竞争资源的基本实体 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信（3）MySQL C接口 MySQL提供了一套C API函数，它由一组函数以及一组用于函数的数据类型组成，这些函数与MySQL 服务器进行通信并访问数据库。
MySQL C API数据类型包括：MYSQL（数据库连接句柄）、MYSQL_RES（查询返回结果集）、MYSQL_ROW（行集）等； 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信C API提供的函数包括： 1）mysql_connect()函数MYSQL *mysql_connect(MYSQL *mysql, const char *host, const char *user, const char *passwd) 2）mysql_select_db()函数int mysql_select_db(MYSQL *mysql, const char *db) 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信3）mysql_close ()函数void mysql_close(MYSQL *mysql) 4）mysql_query ()函数int mysql_query(MYSQL *mysql, const char *query) 5）mysql_store_result ()函数MYSQL_RES *mysql_store_result(MYSQL *mysql) 6）mysql_fetch_row()函数MYSQL_ROW mysql_fetch_row(MYSQL_RES *result) 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信（4）MySQL数据库设计 MySQL服务器名（host) 用户名（user）mychat，密码（passwd）123456。
数据库mychat： 表chat用来存放用户 、聊天信息 username varchar(30) message varchar(250) stime varchar(30) skey int(1) 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信 表user用来存放用户登录信息 username varchar(30) userid varchar(30) 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信2．服务器端程序设计 服务器端程序接受来自客户端的连接请求后，对客户端发送过来的数据作出反应 值得注意的是服务器端程序接收用户信息使用的是系统调用read，它从文件中读取指定长度的数据到内存中，其声明格式为： size_t read(int fd,void *buf,size_t count); 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信 本文方法使用的是非阻塞方式，要在read前使用以下语句：oldstatus=fcntl(fd,F_GETFL);fcntl(fd,F_SETFL,oldstatus|O_NDELAY); 例：服务端程序server.c部份代码 现代网络技术 10.2 10.2 利用利用MySQLMySQL C C接口实现多用户通信接口实现多用户通信3．客户端程序设计 设计客户端程序时应注意：（1）与服务器通信格式兼容；（2）操作简单、易用，有美观的界面及快捷键；（3）准确地接收和传输数据；（4）消息到达提示等； 现代网络技术 。
