基于Linux操作系统下的TCP/IP网络通信研究与应用
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:408
linux是一种自由的unix类多用户,多任务的操作系统,可在运行在intel 80386及更高档次的pc机、arms、mips和powerpc等多种计算机平台,已成为应用广泛、可靠性高、功能强大的计算机操作系统,linux具有内核小、效率高、源代码开放等优点,还内含了tcp/ip网络协议,很适合在服务器领域使用,而服务器主要用途之一就是进行网络通信,随着计算机办公自动化处理技术的应用与推广,网络的不断普及,传统的纸张式文件传输方式已经不再适合发展的需要,人们更期待一种便捷、高效、环保、安全的网络传输方式。
本文就是考虑到这一现状,结合基于linux操作系统下的tcp/ip网络通信原理,给出了一种基于tcp/ip编程实现文件传输的实例,因此,tcp/ip网络通信研究具有十分重要的意义。
2 tcp/ip协议概述
tcp/ip即传输控制协议/网络协议[1](transmission control protocol/internet protocol),是一个由多种协议组成的协议族,他定义了计算机通过网络互相通信及协议族各层次之间通信的规范,图1描述了linux对ip协议族的实现机制[2]。
linux支持bsd的套接字和全部的tcp/ip协议,是通过网络协议将其视为一组相连的软件层来实现的,bsd套接字(bsd socket)由通用的套接字管理软件支持,该软件是inet套接字层,用来管理基于ip的tcp与udp端口到端口的互联问题,从协议分层来看,ip是网络层协议,tcp是一个可靠的端口到端口的传输层协议,他是利用ip层进行传接报文的,同时也是面向连接的,通过建立一条虚拟电路在不同的网路间传输报文,保证所传输报文的无丢失性和无重复性。用户数据报文协议(user datagram protocol,udp)也是利用ip层传输报文,但他是一个非面向连接的传输层协议,利用ip层传输报文时,当目的方网际协议层收到ip报文后,必须识别出该报文所使用的上层协议(即传输层协议),因此,在ip报头上中,设有一个"协议"域(protocol)。通过该域的值,即可判明其上层协议类型,传输层与网络层在功能说的最大区别是前者提供进程通信能力,而后者则不能,在进程通信的意义上,网络通信的最终地址不仅仅是主机地址,还包括可以描述进程的某种标识符,为此,tcp/udp提出了协议端口(protocol port)的概念,用于标识通信的进程,例如,web服务器进程通常使用端口80,在/etc/services文件中有这些注册了的端口地址。
对于tcp传输,传输节点间先要建立连接,然后通过该连接传输已排好序的报文,以保证传输的正确性,ip层中的代码用于实现网际协议,这些代码将ip头增加到传输数据中,同时也把收到的ip报文正确的传送到tcp层或udp层。tcp是一个面向连接协议,而udp则是一个非面向连接协议,当一个udp报文发送出去后,linux并不知道也不去关心他是否成功地到达了目的的主机,ip层之下,是支持所有linux网络应用的网络设备层,例如点到点协议(point to point protocol,ppp)和以太网层。网络设备并非总代表物理设备,其中有一些(例如回送设备)则是纯粹的软件设备,网络设备与标准的linux设备不同,他们不是通过mknod命令创建的,必须是底层软件找到并进行了初始化之后,这些设备才被创建并可用。因此只有当启动了正确设置的以太网设备驱动程序的内核后,才会有/dev/eth0文件,arp协议位于ip层和支持地址解析的协议层之间。
3 网络通信原理
所有的网络通信就其实现技术可以分为两种,线路交换和包交换,计算机网络一般采用包交换,tcp使用了包交换通信技术,计算机网络中所传输的数据,全部都以包(packet)这个单位来发送,包由"报头"和"报文"组成,结构如图2所示,在"报头"中记载有发送主机地址,接收主机地址及与报文内容相关的信息等,在"报文"中记载有需要发送的数据,网络中的每个主机和路由器中都有一个路由寻址表,根据这个路由表,包就可以通过网络传送到相应的目的主机。
网络通信中的一个非常重要的概念就是套接字(socket)[3,4],简单地说,套接字就是网络进程的id,网络通信归根到底是进程的通信,在网络中,每个节点有一个网络地址(即ip地址),两个进程通信时,首先要确定各自所在网络节点的网络地址,但是,网络地址只能确定进程所在的计算机,而一台计算机上可能同时有多个网络进程,还不能确定到底是其中的哪个进程,由此套接字中还要有其他的信息,那就是端口号(port),在一台计算机中,一个端口一次只能分配给一个进程,即端口号与进程是一一对应的关系,所以,端口号和网络地址就能唯一地确定internet中的一个网络进程。可以认为:套接字=网络地址+端口号
系统调用一个socket()得到一个套接字描述符,然后就可以通过他进行网络通信
linux是一种自由的unix类多用户,多任务的操作系统,可在运行在intel 80386及更高档次的pc机、arms、mips和powerpc等多种计算机平台,已成为应用广泛、可靠性高、功能强大的计算机操作系统,linux具有内核小、效率高、源代码开放等优点,还内含了tcp/ip网络协议,很适合在服务器领域使用,而服务器主要用途之一就是进行网络通信,随着计算机办公自动化处理技术的应用与推广,网络的不断普及,传统的纸张式文件传输方式已经不再适合发展的需要,人们更期待一种便捷、高效、环保、安全的网络传输方式。
本文就是考虑到这一现状,结合基于linux操作系统下的tcp/ip网络通信原理,给出了一种基于tcp/ip编程实现文件传输的实例,因此,tcp/ip网络通信研究具有十分重要的意义。
2 tcp/ip协议概述
tcp/ip即传输控制协议/网络协议[1](transmission control protocol/internet protocol),是一个由多种协议组成的协议族,他定义了计算机通过网络互相通信及协议族各层次之间通信的规范,图1描述了linux对ip协议族的实现机制[2]。
linux支持bsd的套接字和全部的tcp/ip协议,是通过网络协议将其视为一组相连的软件层来实现的,bsd套接字(bsd socket)由通用的套接字管理软件支持,该软件是inet套接字层,用来管理基于ip的tcp与udp端口到端口的互联问题,从协议分层来看,ip是网络层协议,tcp是一个可靠的端口到端口的传输层协议,他是利用ip层进行传接报文的,同时也是面向连接的,通过建立一条虚拟电路在不同的网路间传输报文,保证所传输报文的无丢失性和无重复性。用户数据报文协议(user datagram protocol,udp)也是利用ip层传输报文,但他是一个非面向连接的传输层协议,利用ip层传输报文时,当目的方网际协议层收到ip报文后,必须识别出该报文所使用的上层协议(即传输层协议),因此,在ip报头上中,设有一个"协议"域(protocol)。通过该域的值,即可判明其上层协议类型,传输层与网络层在功能说的最大区别是前者提供进程通信能力,而后者则不能,在进程通信的意义上,网络通信的最终地址不仅仅是主机地址,还包括可以描述进程的某种标识符,为此,tcp/udp提出了协议端口(protocol port)的概念,用于标识通信的进程,例如,web服务器进程通常使用端口80,在/etc/services文件中有这些注册了的端口地址。
对于tcp传输,传输节点间先要建立连接,然后通过该连接传输已排好序的报文,以保证传输的正确性,ip层中的代码用于实现网际协议,这些代码将ip头增加到传输数据中,同时也把收到的ip报文正确的传送到tcp层或udp层。tcp是一个面向连接协议,而udp则是一个非面向连接协议,当一个udp报文发送出去后,linux并不知道也不去关心他是否成功地到达了目的的主机,ip层之下,是支持所有linux网络应用的网络设备层,例如点到点协议(point to point protocol,ppp)和以太网层。网络设备并非总代表物理设备,其中有一些(例如回送设备)则是纯粹的软件设备,网络设备与标准的linux设备不同,他们不是通过mknod命令创建的,必须是底层软件找到并进行了初始化之后,这些设备才被创建并可用。因此只有当启动了正确设置的以太网设备驱动程序的内核后,才会有/dev/eth0文件,arp协议位于ip层和支持地址解析的协议层之间。
3 网络通信原理
所有的网络通信就其实现技术可以分为两种,线路交换和包交换,计算机网络一般采用包交换,tcp使用了包交换通信技术,计算机网络中所传输的数据,全部都以包(packet)这个单位来发送,包由"报头"和"报文"组成,结构如图2所示,在"报头"中记载有发送主机地址,接收主机地址及与报文内容相关的信息等,在"报文"中记载有需要发送的数据,网络中的每个主机和路由器中都有一个路由寻址表,根据这个路由表,包就可以通过网络传送到相应的目的主机。
网络通信中的一个非常重要的概念就是套接字(socket)[3,4],简单地说,套接字就是网络进程的id,网络通信归根到底是进程的通信,在网络中,每个节点有一个网络地址(即ip地址),两个进程通信时,首先要确定各自所在网络节点的网络地址,但是,网络地址只能确定进程所在的计算机,而一台计算机上可能同时有多个网络进程,还不能确定到底是其中的哪个进程,由此套接字中还要有其他的信息,那就是端口号(port),在一台计算机中,一个端口一次只能分配给一个进程,即端口号与进程是一一对应的关系,所以,端口号和网络地址就能唯一地确定internet中的一个网络进程。可以认为:套接字=网络地址+端口号
系统调用一个socket()得到一个套接字描述符,然后就可以通过他进行网络通信
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