数据通信与计算机网络-第八章-运输层课件.ppt

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1、 第八章 运输层 8.1 运输服务和服务质量 8.2 运输协议机制 8.3 TCP协议 8.4 Socket编程1运输层n运输层是OSI模型的第四层，它承上启下，是整个网络协议体系的核心。n运输层的主要职能是在源计算机到目的计算机之间提供可靠的、经济的数据传送服务。服务是由运输实体（运输服务提供者）来完成的，它使用网络层提供的服务，独立于所使用的物理网络。n使用运输服务的实体可以是会话实体，也可以直接是应用实体（运输服务用户、TS用户）。2运输层n运输实体38.1.1 运输服务n和网络层相似，运输层也提供两种类型的服务。q面向连接的运输服务是一种可靠的服务，整个连接生存期包括连接建立、数据传输

2、和连接释放三个阶段。q无连接的运输服务是一种不可靠的、高效的服务，整个服务期间不需要建立连接。n为什么还需要运输服务？48.1.2 服务质量n服务质量（Quality of Service，QoS）qQoS衡量运输层的总体性能。n为满足运输层QoS，运输层需要弥补网络层服务质量的缺陷。q如果网络层服务质量比较高，那么运输层实现比较简单；q如果网络层服务质量比较低，那么运输层实现比较复杂。68.1.2 服务质量n服务质量参数q连接建立延迟q连接建立失败概率q吞吐量q残留差错率q传输延迟q保护性q优先权q回弹率78.1.2 服务质量nQoS协商（选项协商）88.2 运输协议机制n运输协议数据单元（

3、Transport Protocol Data Unit，TPDU）TPDU含 义CR运输连接请求，要求与对等运输实体建立运输连接CC确认，对CR TPDU的确认DR释放请求，要求释放与对等运输实体之间的运输连接DC确认，对DR TPDU的确认DT，DATA数据，一个运输实体向对等运输实体发送用户数据AK，ACK确认，对数据TPDU的认可REJ，REJECT拒绝，对数据TPDU拒绝接受108.2 运输协议机制n根据与用户要求的差错行为有关的质量对网络服务分类：A型网络服务 B型网络服务 C型网络服务 118.2.1 寻址n相对于TSAP，网络层寻址为网络服务访问点（Network Servic

4、e Access Point，NSAP）。nTCP/IP协议中qTSAP即TCP为端口号（port number）qNSAP即IP地址qNSAP（IP地址）和TSAP（TCP端口号）的结合唯一地标识了一个主机上的一个应用进程。n寻址例：一个时间服务进程13n可靠的顺序网络服务q可接受任意长的信息q百分之百地可靠q按顺序传递数据到目的地q讨论3个问题n复用n流量控制n连接建立和终止8.2.2 A型网络服务上的运输协议15n复用q运输协议实现对运输服务用户的复用：多个用户使用同一个运输协议，它们通过TSAP加以区分。q对于网络服务而言，运输实体也实现复用：n多条运输连接复用一条网络连接；n一条运输

5、连接可以使用多条网络连接。q对应有2种复用n向上复用：复用/解复用n向下复用：分流/合流8.2.2 A型网络服务上的运输协议16 8.2.2 A型网络服务上的运输协议q层间流控：指不同层实体之间的流控。n一层实体向另一层实体发出信息时必须得到该实体的同意，从而实现这两个层次之间的流量控制。18n对等流控的目的是为了限制数据（TPDU）的发送速度，因为：q接收方用户可能跟不上数据流。q接收方运输实体可能跟不上TPDU流。n运输实体通过缓冲区实现对等流控的几种措施：1.接收运输实体什么都不做。2.用网络服务来完成。3.滑动窗口机制4.信用量方案8.2.2 A型网络服务上的运输协议19n信用量方案q

6、方案的基本组成部分有：发送窗口与接收窗口，每个窗口又有上缘和下缘。n对发送窗口，建立连接后，下缘置为0，上缘是对等运输实体给出的信用量，发送一个TPDU后，下缘加1，上缘通过AK TPDU调整，上缘和下缘之间的差即是可发送的TPDU数，当上缘和下缘重合时不能发送TPDU；n对接收窗口，初始时下缘置为0，确认后作调整，上缘是对等实体的信用量，上缘和下缘之差表示可接收的TPDU数，发信用量后调整。8.2.2 A型网络服务上的运输协议208.2.2 A型网络服务上的运输协议q信用量方案例nTPDU的确认和流量控制是分开的。21n连接建立8.2.2 A型网络服务上的运输协议22n可靠无序网络服务q网络

7、服务百分之百可靠q数据长度为任意q但可能有失序情况发生q讨论1个问题：对于这种网络服务，为什么必须使用序号来标明各TPDU之间的关系？n流控中的问题n连接建立中的问题8.2.2 A型网络服务上的运输协议24n无序网络服务流控中的问题8.2.2 A型网络服务上的运输协议258.2.2 A型网络服务上的运输协议n无序网络服务连接建立中的问题268.2.3 B型网络服务上的运输协议nB型网络服务：数据传输可靠（但可能不按顺序），但可能有网络故障。n在任何情况下，运输实体必须能从数据丢失或网络连接断开中得到恢复。序号是一种有效的手段。n序号也是一种处理网络故障的有效手段。q网络连接复位q网络连接断开2

8、88.2.4 C型网络服务上的运输协议nC型网络q网络服务不可靠，不仅有数据丢失、失序，而且有网络复位、连接断开等。q相应的运输实体是最复杂和最困难的。q讨论6个问题n重传策略n重复检测n流量控制n连接建立n连接释放n崩溃恢复29q如何设置合适的重传计时器值？n 计时器值固定n 基于观察值8.2.4 C型网络服务上的运输协议31 8.2.4 C型网络服务上的运输协议计时器说明重传计时器T1重发一个未确认的TPDU重建连接计时器在同一对用户之间从释放连接到建立另一条连接间的最小时间窗口计时器AK TPDU间的最大时间重发CR计时器重发CR TPDU的时间保持计时器TR收不到确认而终止连接的时间不

9、活动计时器I收不到TPDU而终止连接的时间运输层部分重要计时器32n重复检测q三种可能产生重复的情况q可以用序号来识别重复，但处理起来并不很容易。q分两种情况对待：n在连接释放前收到重复TPDU。n在连接释放后收到重复TPDU。8.2.4 C型网络服务上的运输协议33n对于连接释放前收到重复TPDU，需注意两种情况：q可能多个AK TPDU确认同一个DT TPDU；q在TPDU生存期内发生序号循环。8.2.4 C型网络服务上的运输协议34n对于连接释放后的重复问题就比较难处理，特别是连接释放后在同一对运输实体之间又建立一条新的连接时更易产生问题。n解决办法：q序号跨越连接q使用连接标识符8.2

10、.4 C型网络服务上的运输协议35q如何解决当系统崩溃时无法知道序号或连接标识符的问题？n引入生存期的概念：每个TPDU在通信子网中停留时间不能超过生存期。n可用的技术q受限制的子网设计。q每个TPDU设置一个站计数器。q每个TPDU加上时间信息。8.2.4 C型网络服务上的运输协议36n流量控制q使用修改过的信用量流控方案n以（AK N，CREDIT M）表示一个AK TPDU确认了N（及以前的）DT TPDU，并且给出新的信用量值M，允许发送运输实体发送N+1到N+M的DT TPDU。这种机制是很有力的，能满足各种确认和信用量指示的要求。q解决其中潜在的死锁n引入一个窗口计时器n对AK T

11、PDU作出确认8.2.4 C型网络服务上的运输协议37n连接建立q C型网络中TPDU可能丢失或被延迟，导致两次握手连接建立失败。8.2.4 C型网络服务上的运输协议38q因此使用三次握手（Three-Way Handshake）方法建立连接。a)正常b)CR延迟8.2.4 C型网络服务上的运输协议运输实体A运输实体BCR XCC Y,XDT X,YA发起连接建立B 接受A 确认并发数据旧的 CR XCC Y,XREJ Y旧的CR X 到达BB接受A拒绝B的连接39c)CC延迟d)CR,DT 延迟8.2.4 C型网络服务上的运输协议 CR X 旧的CC Z,WREJ ZCC Y,XDT X,Y

12、A发起连接建立旧的CC到达AA拒绝该CCB接受A接受正常的CC并发数据旧的CR X旧的DT X,WCC Y,XREJ Y 旧的CR到达BB接受旧的DT到达BA拒绝40n连接释放q使用三次握手及计时器超时方法释放连接。8.2.4 C型网络服务上的运输协议a)正常情况DRDR启动时钟DC停止钟 DC启动时钟ACK 删除连接ACK 停止钟，删除连接DRDR启动时钟DC停止钟 DC启动时钟ACK 删除连接超时，删除连接丢失b)ACK丢失418.2.4 C型网络服务上的运输协议c)DC丢失d)DC丢失及以后的每个DR均丢失DR启动时钟 DC 删除连接DRDR启动时钟DC 启动时钟DR丢失DR超时，DRA

13、CK停时钟，删除连接停止钟启动时钟DC启动时钟DCACK丢失超时，DR 丢失超时，删除连接几次超时后，删除连接42n崩溃恢复q当一个系统发生崩溃而又重新启动后，会形成半开通状态。q清除半开通连接的一种方法n引入一个计时器，在一定的时间内若没有收到TPDU，就发送一个“伪”TPDU（也称探测TPDU），等待确认。n一旦由于某种原因而使一方处于不活动状态，另一方就会收不到确认，连续若干次收不到确认即自动释放连接。8.2.4 C型网络服务上的运输协议43 8.3 TCP协议nIP层提供的是无连接的、“尽力而为”的、不可靠的网络服务（C类网络）。nTCP/IP体系结构中，运输层就是利用IP提供的不可靠

14、的服务来提供端到端的运输服务。主要包括：q面向连接的、可靠的TCP协议q无连接的UDP协议448.3.1 TCP服务n传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）的主要作用是在不可靠的网络服务上为应用层提供面向连接的、端到端的可靠字节流服务。qRFC 793：基本TCP定义qRFC 1122：修改和改进qRFC 1323：扩展定义qRFC 2018、RFC 2581：最新改进458.3.1 TCP服务nTCP是一种面向连接的运输协议，在进行数据传输时首先必须建立一条运输连接，数据传输完成之后把连接释放掉。nTCP连接标识q套接字（Socket）：主机的IP

15、地址和一个16比特的端口号（Port）。nTCP端口号q一条TCP连接是由发送方套接字和接收方套接字来唯一标识的，即TCP连接用四元组来唯一标识。468.3.1 TCP服务nTCP服务的特征qTCP数据传输服务是全双工的；qTCP连接是点对点的；qTCP连接是面向字节流的；qTCP实体支持数据缓冲和立即发送；qTCP提供紧急数据功能。478.3.1 TCP服务nTCP最初是在Unix环境下实现的，它通过Socket调用来提供服务。Socket调用功能含义socket建立一个Socketbind为建立的Socket建立一个标识listen在一个Sokcet上监听外来的连接请求accept接受So

16、cket上到来的连接connect在一个Socket上建立连接shut_down关闭连接send在一条连接上发送数据receive在一条连接上接受数据select检查一组Socket是否有数据或异常488.3.1 TCP服务nTCP协议是通过段格式来表达的。源端口号目的端口号顺序号确认号窗口大小校验和紧急指针选项(0个或多个字节)数据(可选)保留URGACKPSHRSTSYNFIN数据偏移32 位填充498.3.1 TCP服务q数据偏移（Data Offset，4比特）：指示TCP数据开始的位置，也即TCP头部长度，以32比特为单位。q保留（Reserved，6比特）q控制标志（Control

17、 Bits，6比特）nURG：紧急数据标志nACK：确认字段有效标志nPSH：要求马上发送数据nRST：对TCP连接进行复位nSYN：建立TCP连接nFIN：连接释放508.3.1 TCP服务q窗口大小（Window Size，16比特）：指示接收方滑动窗口的大小，用于实现TCP流量控制和差错恢复。q校验和（Checksum，16比特）：实现对TCP头部的校验。在计算检验和时包括TCP头部、用户数据以及一个TCP伪头部。n伪头部格式：n检验和的计算：所有16位字以补码形式相加，然后对和取反。IP源地址32比特IP目的地址0协议TCP长度518.3.1 TCP服务q紧急指针（Urgent Poi

18、nter，16比特）：当URG位有效时，紧急指针指示紧急数据的位置。q选项（Options，变长：040字节）：提供了相应的扩展机制，用于实现除TCP基本头部指定功能外的扩展功能。n选项以8位的字节为单位，有2种组成情况：q单字节（类型）q多字节（类型长度N个选项）n如：q类型0q类型1q类型2528.3.2 TCP协议nTCP PDU称为TCP数据段（Segment）q一个TCP数据段由一个20字节的头部、一个可选部分、和一个用户数据部分组成。q整个TCP段的长度限制nIP包64K-1（65535）字节长度限制；n网络MTU（Maximum Transfer Unit，最大传送单位）限制；n

19、TCP协议中用户数据大小受MSS（Maximum Segment Size，最大分段大小）限制。538.3.2 TCP协议nTCP段的固定头部长度为20个字节，同时支持最多40个字节的TCP选项。q源端口号（Source Port，16比特）和目的端口号（Destination Port，16比特）：分别表示发送方和接收方的端口号。q顺序号（Sequence Number，32比特）：该TCP段中携带的用户数据中第一个字节的编号，编号是以数据字节为单位的。q确认号（Acknowledgment Number，32比特）：对顺序号之前的数据已可靠收到的确认，即下一个期望接收的字节的顺序号。548

20、.3.2 TCP协议q填充（Padding，变长）：总是以0作填充，可确保TCP头部以32比特边界结束。q数据（Data，变长）：数据部分用于传送TCP用户数据。n由于IP分组长度的限制（最大64K），因此TCP最大有效数据载荷长度是65535-20-20=65495。558.3.2 TCP协议状状态态描述描述ClosedClosed无无TCPTCP连连接，也不在建立接，也不在建立连连接接ListenListen用用户户开始开始LISTENLISTEN，等待，等待对对方的呼入方的呼入连连接接SYN ReceivedSYN ReceivedSYNSYN收到，等待收到，等待ACKACKSYN Se

21、ntSYN SentSYNSYN发发出，开始与出，开始与对对方建立方建立连连接接EstablishedEstablished连连接建立成功，可以接建立成功，可以传传送数据送数据FIN Wait 1FIN Wait 1用用户释户释放放连连接，已接，已经发经发出出FINFINFIN Wait 2FIN Wait 2对对方同意方同意释释放放连连接接Timed WaitTimed Wait等待全部等待全部TCPTCP段段传传送完送完毕毕ClosingClosing双方同双方同时时开始开始释释放放连连接接Close WaitClose Wait对对方开始方开始释释放放连连接接TCP协议的状态协议的状态5

22、68.3.3 TCP连接管理n建立连接qTCP连接建立是一个不对称的过程n一方处于被动方式(listen)，一方为主动方式(connect)。即主动方式的客户方要求和被动方式打开的服务方建立运输连接（通过一系列的消息交换）。q建立连接就互相确认了对方的初始顺序号（ISN）nISN不是采用固定的取值，以减少前后两条连接干扰的可能性。点击进入动画演示578.3.3 TCP连接管理qTCP使用三次握手方法建立连接588.3.3 TCP连接管理q使用三次握手，即使两台主机同时想在相同的套接字之间建立一条TCP连接而发生冲突，也可以正常工作。59n释放连接qTCP的正常的连接释放也采用了三次握手过程。q

23、把TCP连接看成由两个方向的单工连接组成：释放时，两个方向的连接都要关闭。n两方发送一个FIN标志置为1的TCP段，表示没有数据要发送，当FIN被确认后，那个方向的连接就被关闭。n只有当两个方向的连接均关闭后，该TCP连接才被完全释放。n把一个FIN和ACK合并，就是三次握手过程。8.3.3 TCP连接管理608.3.3 TCP连接管理q这样，实际上就有多种释放连接的顺序：n都能正常工作！q最后的ACK可能丢失带来的问题n使用超时计时器FINACKFINACKFINACKFINACKFINACKFINACKFINFIN,ACKACK61nTCP连接管理状态图8.3.3 TCP连接管理628.3

24、.3 TCP连接管理nTCP连接状态状态描述Closed无TCP连接，也不在建立连接Listen用户开始LISTEN，等待对方的呼入连接SYN ReceivedSYN收到，等待ACKSYN SentSYN发出，开始与对方建立连接Established连接建立成功，可以传送数据FIN Wait 1用户释放连接，已经发出FINFIN Wait 2对方同意释放连接Closing双方同时开始释放连接Timed Wait等待全部TCP段传送完毕Close Wait等待用户释放连接Last Ack用户释放连接，等待对方最后同意638.3.4 TCP流量控制n为了防止发送方的数据发送得过快，以致接收方来不及

25、处理的情况。TCP采取一种可变大小的滑动窗口机制来进行流量控制。q接收方维护一个可变的接收窗口，这是接收方向发送方指出的目前剩余接收缓冲区的大小（数据段中的窗口大小字段）。RecvWindow网络来的数据空缓冲区缓冲的TCP数据RecvBuffer用户进程读取648.3.4 TCP流量控制n例题658.3.5 TCP拥塞控制nTCP通过拥塞控制来防止网络过载。qTCP拥塞控制采用慢启动（slow-start）和拥塞避免（congestion avoidance）的策略。qTCP连接维护两个变量：n拥塞窗口CongWindow n慢启动阈值ssthresh 668.3.5 TCP拥塞控制n慢启动

26、qTCP慢慢探测以决定网络的容量。q初始时nCongWindow设置为一个MSS（最大分段大小）；n慢启动阈值ssthresh设置为一个较高的值（比如接收窗口的大小）。q每收到一个确认ACK时，就把拥塞窗口大小加1个MSS大小：CongWindow+=MSS。n这样实际的结果是：拥塞窗口的增加是成指数增加的。q当拥塞窗口超过慢启动阈值ssthresh时，就进入拥塞避免阶段。678.3.5 TCP拥塞控制n拥塞避免q不是每收到一个ACK，就把拥塞窗口增加一个MSS，而是每个往返传输时间（Round-Trip Time，RTT）才把拥塞窗口增加一个MSS。qRTT是动态变化的，在TCP的实现中通常

27、采用一种变通的方法，每收到一个不重复的ACK时，拥塞窗口按照如下公式增加：q 这样拥塞窗口缓慢、线性地增加，直到出现拥塞。688.3.5 TCP拥塞控制n出现拥塞q发送方TCP段超时，需要重传。q这时，慢启动阈值ssthresh缩减为拥塞窗口的一半，并且拥塞窗口恢复到原来的初始窗口大小，并且进入慢启动过程，重新探测目前网络的状况。n空闲后的拥塞窗口qTCP连接空闲较长一段时间后，在重新开始传输数据时进入如同拥塞后的慢启动过程。698.3.5 TCP拥塞控制CongWindow超时ssthresh空闲间隔时间tnTCP的拥塞窗口机制中的各个阶段的示意图708.3.6 TCP计时器n重传计时器（R

28、etransmission Timer）q一般情况下，一个TCP段发送后启动这个计时器，如果在计时器超时前收到这个TCP段的确认，则停止该计时器，否则，重新发送该TCP段。q超时应该多久呢？n太长：低效（延时长，带宽利用率低）n太短：造成不必要的重传（占用额外的带宽）nTCP采用的是一种自适应的重传计时策略。718.3.6 TCP计时器qTCP重传计时器基于RTT n对于每一条TCP连接，TCP维护一个变量EstimatedRTT，用于存放所估计的到目的端的往返传输时间。n每次发送一个TCP段时记录下这个时刻，当对TCP段的确认回来后就可以计算该段的往返传输时间SampleRTT，然后修正Es

29、timatedRTT：n其中为修正因子，决定了以前估计的RTT的权重，一般取值为7/8。728.3.6 TCP计时器n保持计时器（Persistence Timer）q如果发送窗口大小为0的ACK后，该TCP接收进程发现可以继续接收对方的数据，这时需要发送窗口大小为一定值的ACK，但是这个ACK由于某种原因而被丢失，如果没有相应的措施，那么就会发生死锁。q解决的办法就是采用保持计时器，当这个计时器超时后还未收到对方的数据，则可以认为这个ACK被丢失，并且重新发送该ACK段。n其它计时器738.3.6 TCP计时器q一个问题：如果TCP段超时并重传时怎么办？nKarn方法 qJacobson进一

30、步改进，以适应RTT经常发生变化的情况。n使用平均偏差Deviation：其中为x修正因子。n最后的超时间隔考虑到估计的往返传输时间和偏差的影响：748.3.7 UDP协议n用户数据报（User Datagram Protocol，UDP）协议，是一种无连接方式的、不可靠的运输协议。q不需要连接建立和释放；q不支持流量控制、拥塞控制；q传输过程中可能会丢失，可能会失序，可能会延迟等；q支持广播和组播。qUDP实际上是在IP层上附加了简单的多路复用功能，提供端到端的数据传输服务。758.3.7 UDP协议nUDP协议段格式q源端口和目的端口：同TCP。q长度：包括了固定长度的UDP头部和携带的用

31、户数据。q检验和：计算同TCP。源端口号32比特目的端口号长度检验和用户数据768.4.1 Socket接口概念nSocket接口是TCP/IP网络通信的API。它规定了许多函数和例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。n网间进程通信q不同主机进程间的相互通信。n端口q网络中可以被命名和寻址的通信端点，是操作系统可分配的一种资源，用于标识通信的进程（如TCP或UDP端口）。q端口类似于文件描述符，端口操作类似于一般的I/O操作。n进程在使用端口前需要将自己与该端口号联系起来（绑定）。778.4.1 Socket接口概念n端口号有两种基本分配方式q全局分配q本地分配（动态连接）

32、qTCP/IP端口号的分配综合了上述两种方式。788.4.1 Socket接口概念n地址q网络通信中通信的两个进程分别在不同的机器上。q主机上的进程通过三级寻址：n网络地址；n网络上的主机地址；n主机上的进程标识。qTCP/IP主机地址由网络ID和主机ID组成（32位IP地址）；进程标识使用端口号（16位）。n网络字节顺序q为保证数据的正确性，在网络协议中须指定网络字节顺序。qTCP/IP使用16比特整数和32比特整数的高价先存格式。798.4.1 Socket接口概念n连接q两个进程间的通信链路称为连接。q连接在内部表现为一些缓冲区和一组协议机制，在外部表现出比无连接高的可靠性。n半相关q网

33、络中在全局唯一标识一个进程的三元组：(协议，本地地址，本地端口号)。q它指定连接的每半部分。n全相关q标识一个完整的网间通信的五元组：(协议，本地地址，本地端口号，远地地址，远地端口号)。q即两个协议相同的半相关组合成一个合适的相关，即完全组成一连接。808.4.1 Socket接口概念n服务方式q“服务”是描述相邻层之间关系的抽象概念，即网络中各层向紧邻上层提供的一组操作。q下层是服务提供者，上层是请求服务的用户。q服务的表现形式是原语（primitive），如系统调用或库函数。qTCP/IP传输层以不同的服务方式提供“端到端”通信。n面向连接和无连接服务qTCP提供面向连接的字节流服务。q

34、UDP提供无连接的数据报服务。n顺序q指接收数据顺序与发送数据顺序相同。qTCP提供顺序服务。818.4.1 Socket接口概念n差错控制q保证应用程序接收的数据无差错的一种机制。如校验和、确认等。qTCP提供差错控制服务。n流控制q在数据传输过程中控制数据传输速率的一种机制，以保证数据不被丢失。qTCP提供流控制服务。n字节流q仅把传输中的数据段看作是一个字节序列，不提供数据流的任何边界。qTCP提供字节流服务。828.4.1 Socket接口概念n数据报q接收方要保存发送方的数据报边界。qUDP提供数据报服务。n全双工/半双工q端-端间数据同时以两个方向/一个方向传送。qTCP/IP的端

35、到端通信是全双工的。n缓存qTCP/IP运输实体具备缓存能力。n紧急数据qTCP支持紧急数据功能。838.4.1 Socket接口概念n在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器（Client/Server，C/S）模式q客户向服务器发出服务请求，服务器接收到请求后，提供相应的服务。nC/S模式的建立基于以下两点：q建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等，需要共享。q网间进程通信完全是异步的。848.4.1 Socket接口概念nC/S模式在操作过程中采取的是主动请求方式q服务器方(进程)先启动，并根据请求提供相应服务a)打开一通信通道并告知本地

36、主机，它愿意在某一端口上(如HTTP使用80)接收客户请求；b)等待客户请求到达该端口；c)接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号；接收到并发服务请求，激活一新进程来处理这个客户请求。服务完成后，关闭此新进程与客户的通信链路，并终止。d)返回第二步，等待另一客户请求。e)关闭服务器。858.4.1 Socket接口概念nTCP/IP socket提供三种类型套接字q流式(stream)套接字提供面向连接、可靠的数据流传输服务，数据无差错、无重复地发送，且按发送顺序接收。q数据报式(datagram)套接字提供无连接服务。数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接

37、收顺序混乱。q原始式(raw)套接字允许对较低层协议，如IP、ICMP直接访问。868.4.1 Socket接口概念q客户方(进程)a)打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口；b)向服务器发服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求.c)请求结束后关闭通信通道并终止。q从上面所描述过程可知：n客户与服务器进程的作用是非对称的，因此编码不同。n服务进程一般是先于客户请求而启动的。只要系统运行，该服务进程一直存在，直到正常或强迫终止。878.4.2 Socket编程模型nSocket网络通信模型q网络通信最终是由两台主机上的两个进程完成，通过网络传递它们之间的数据，它实现的是网络间进程通

38、信。q网络通信对话的每一端称为一个端点，当使用Socket接口对网络通信编程时，Socket是网络通信过程中端点的抽象表示。q实践中，Socket由主机地址和TCP/UDP端口号等组成。为了通过Socket接口进行网络通信，程序在网络对话的每端都需要一个Socket。q两个Socket之间的通信可以是面向连接的(点对点连接，实现TCP通信)也可以是无连接的(实现UDP通信)。888.4.2 Socket编程模型q从网络的角度看，Socket是通信连结的端点；从程序设计者的角度看，Socket是编写网络通信程序的API。898.4.3 Unix Socket编程nUnix下许多网络调用都需要一个

39、变元，该变元是指向Socket地址结构的指针。q在中定义：nstruct sockaddrq在中定义：nstruct in_addrnstruct sockaddr_in908.4.3 Unix Socket编程 1、建立一个Socket 2、配置Socket 3、通过Socket传输数据 4、服务器的Socket使用918.4.3 Unix Socket编程write()面向连接的服务器socket()bind()listen()accept()阻塞直到收到一个客户的连接建立请求为止read()处理服务请求write()面向连接的客户socket()read()connect()协商连接数据

40、(请求)数据(应答)通信完毕close()通信完毕close()5、Socket编程大致流程 面向连接通信928.4.3 Unix Socket编程recvfrom()无连接的服务器socket()bind()recvfrom()阻塞直到从客户收到数据为止处理服务请求sendto()无连接的客户socket()sendto()bind()数据(请求)数据(应答)通信完毕close()通信完毕close()n无连接通信938.4.3 Unix Socket编程6、I/O多路复用Unix系统中提供select系统调用来实现。q用户进程使用这种系统调用等待几种事件发生，一旦这几种事件中任何一种发生，

41、内核将用户进程唤醒。int select(int maxfd,fd_set*readfds,fd_set*writefds,fd_set*exceptfds,struct timeval*timeout)948.4.3 Unix Socket编程7、一些有用的库函数q字节顺序转换u_long htonl（u_long hostlong）;u_short htons（u_short hostshort）;u_long ntohl（u_long hostlong）;u_short ntohs（u_long hostshort）q地址转换unsigned long inet_addr（char*pt

42、r）;char*inet_ntoa（struct in_addr inaddr）q地址-地址转换struct hostent*gethostbyname（char*hostname）;struct hostent*gethostbyaddr（char*addr，int len，int type）;struct servent*getservbyname（char servname，char*protname）958.4.4 WinSock编程nWindows Sockets（Winsock）是一个基于Socket模型的API。qWindows API 只在Microsoft Windows操作

43、系统类（包括Microsoft Windows 95/NT/2000/XP等）中使用。qWinsock是以动态链接库（DLL）来实现Socket 接口的。nWinsock规范将API库分为三类：qWinsock API包含的Berkeley Socket 函数q检索有关域名、通信服务和协议等Internet信息的数据库函数qBerkeley Socket 例程的Windows专用的扩展函数961、包含一个新的头文件2、Winsock 的初始化和清除3、使用Winsock错误处理函数4、建立Socket5、配置Socket6、使用Socket7、阻塞函数、非阻塞函数和异步函数8、使用非阻塞Socket9、使用WSAAsyncSelect函数10、检测和取消阻塞操作8.4.4 WinSock编程97