📔 Chapter02 应用层学习笔记

1. 应用层协议原理¶

1.1 一些网络应用¶

E-mail
Web
Text Massage
Remote Login
P2P file sharing（对等文件共享）
multi-user network games
视频存储流（Youtube、Netflix、Hulu）
IP视频会议（Skype）
社交网络（Facebook、Twitter）
实时视频会议
搜索

1.2 研发一个网络应用程序¶

核心：写出能够运行在不同的端系统和通过网络彼此通信的程序。
- Web服务器软件通过浏览器软件进行通信。
- P2P文件共享系统：参与文件共享的社区中的每台主机中都有一个程序。
不需要专门的软件作为网络核心设备。
- 网络核心设备在应用层上并不起作用
- 软件应用在端系统上的设计方法，促进了网络应用程序的迅速研发和部署。

1.3 网络应用程序的体系结构¶

术语：应用程序体系结构（Application Architecture） 。

应用程序体系结构由应用程序研发者设计。两大主流的体系结构

P2P体系结构最大的特性：自扩展性。P2P体系结构也有成本有效，因为它们通常不需要庞大的服务器基础设施和服务器带宽。

但P2P也有三大挑战 - ISP友好问题 - 由于高度分布和开放特性，所以安全性堪忧。 - 用户需要自己有网络带宽、存储和计算资源。

1.4 进程通信¶

进程（process）------> OS角度：运行在主机（端系统）中的一个程序。

当进程运行在相同的端系统上时，所使用进程间通信机制相互通信。

进程间通信的规则：由 端系统（主机） 上的OS确定。

进程在两个不同的端系统（主机）之间，通过 报文（message） 而相互通信。

客户和服务器进程

将一个进程标识为客户，另一个进程标识为服务器，所以客户和服务器的定义如下： - 客户：发起通信方（浏览器）----> 进程通信初始化 - 服务器：等待联系方（Web服务器）----> 进程等待被连接

另外，在应用层的P2P体系结构中，也有客户端和服务器端。

分布式进程通信需要解决的问题
- 问题1:进程标识和寻址问题（服务用户）
- 问题2:传输层-应用层提供服务如何（服务）
  - 位置：层间界面的SAP（TCP/IP：socket）
  - 形式：应用程序接口API（TCP/IP：Socket API）
- 问题3：如何使用传输层提供的服务，实现应用进程之间的报文交换，实现应用（用户使用服务）
  - 定义应用层协议：
  - 编制程序，使用OS提供的API，调用网络基础设施提供通信服务传报文，实现应用时序等。
Socket接口

进程通过套接字（socket） 的软件接口向网络发送报文和从网络接收报文。

例子：进程类似于房子，套接字类似于一扇门

发送进程需要推开套接字这个门，就通过运输设备将报文传送到其他的目的主机，接收来自传递给套接字的进程。
- 应用程序接口（Application Programming Interface，API）：应用程序与网络之间的接口。
进程寻址过程

为了接收报文，进程必须有一个标识符。

该类标识符必须有两种信息： - 主机的IP地址 - 端口号（port numbers） - 端口号的例子：HTTP服务器：80、邮箱服务器：25 - 例子：192.168.245.12:80

主机有唯一的（unique）32比特的IP地址标识。使用的传输层协议：TCP或者UDP。
- 一个进程：用IP+port 标示端节点
- 一对主机进程之间的通信由2个端节点构成。

1.5 调用应用程序需要传输层上的服务¶

主要从4个方面进行分类：

1.6 因特网提供的传输服务¶

1.7 应用层协议¶

应用层协议定义了的内容如下：

运行在不同端系统上的应用进程如何相互交换报文
交换的报文类型：请求和应答报文
各种报文类型的语法：报文中的各个字段及其描述
字段的语义：即字段取值的含义
进程何时、如何发送及对报文进行响应的规则
应用协议仅仅是应用的一个组成部分。
- Web应用：HTTP协议、Web客户端、Web服务器、HTML

主要有两种协议类型：

公开协议
- 由RFC文档定义
- 允许互操作
- 如Web应用的HTTP、电子邮件的SMTP
专用（私有）协议
- 协议不公开
- 如Skype

2. Web和HTTP¶

在RFC中的定义，Web的应用层协议：超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol，HTTP），也是Web的核心。 - HTTP 1.0：RFC 1945 - HTTP 2.0：RFC 2068

2.1 HTTP概述¶

一些基本术语：
- Web Page：由一些对象组成。
- 对象可以是HTML文件、JPEG图像、Java小程序、音视频文件等。
- Web页的由包含若个对象的引用（链接）的HTML文件组成。
- 通过URL对每个对象进行引用
  - 访问协议：用户名、口令字、端口等
- URL地址有两部分组成：
  - 存放对象的服务器主机名
  - 对象的路径名
  - 格式：www.baidu.com/cat/cat.png
HTTP由C/S模式实现
- 客户：请求、接收和显示Web对象的浏览器
- 服务器：对请求进行响应、发送对象的Web服务器

2.2 HTTP连接¶

HTTP的连接方式有两种： - 非持续连接（非持久HTTP） - 每个TCP连接只传输一个请求/响应报文。 - 下载多个对象需要多个TCP连接 - HTTP/1.0 使用非持久连接 - RTT（Round-Trip Time）：往返时间

![](./img/ch02_img/非持续HTTP连接.png)

- 缺点：
    - 必须为每个请求的对象建立和维护一个全新的连接。对于每个这样的连接，在客户和服务器中都要分配TCP的缓冲区和保持TCP变量，这会给Web服务器带来严重的负担。
    - 每个对象经受两倍RTT的交付时延。
        - 一个RTT用于创建TCP
        - 另一个RTT用于请求和接收一个对象）

持续连接（持久HTTP）
- 多个对象可以在同一个（在客户端和服务器之间的）TCP连接上传输。
- 服务器在发送响应后，仍保持TCP连接，客户端遇到遇到一个引用对象时，则可以直接发送该对象的请求。
- HTTP/1.1 默认使用带流水线的持续连接。
- 如果一条连接经过一定时间间隔仍未被使用，HTTP服务器则会直接关闭该连接。
- 流水线方式的持久HTTP
  - 客户端只能在收到请一个响应后才能发出新的请求
  - 每个引用对象花费一个RTT。
- 流水方式的持久HTTP
  - HTTP/1.1 的默认方式
  - 客户端遇到一个引用对象就立即产生一个请求
  - 所有引用对象只花费一个RTT是可能的。

2.3 HTTP报文格式¶

HTTP的报文有两种： - 请求报文

![](./img/ch02_img/HTTP请求报文.png)

响应报文

2.4 C/S的交互:cookie¶

在 RFC 6265 中，HTTP使用cookie，允许站点对进行跟踪。大多数的Web站点都使用cookie。

cookie技术有4个组件： - 在HTTP响应报文中的一个cookie首部行 - 在HTTP请求报文中的一个cookie首部行 - 在用户端系统中保留有一个cookie文件，由用户的浏览器进行管理。 - 位于Web站点的一个后端数据库。

cookie可用于标识一个用户。用户首次访问一个站点时，可能需要提供一个用户标识（可能是名字）。因此cookie可以在无状态的HTTP之上建立一个用户会话层次。所以可以实现动态针对不同用户显示不同的内容。

2.5 Web缓存（代理服务器）¶

Web缓存有自己的磁盘存储空间，存储空间中保存最近请求过的对象的副本。

在因特网上部署Web缓存器有两个原因： - Web缓存器可以大大减少对客户请求的响应时间，特别是当客户与初始服务器之间的瓶颈带宽远低于客户与Web缓存器之间的瓶颈带宽时也是如此。 - Web缓存器能大大减少一个机构的接入链路到因特网的通信量。

2.6 条件GET方法¶

HTTP协议有一种机制，允许缓存器证实它的对象是最新的，这种机制叫做条件GET方法。 - 请求报文使用GET方法 - 请求报文中包含一个 “If-Modified-Since”：首部行

则HTTP请求报文就是一个条件GET请求报文。

3. 文件传输协议：FTP¶

3.1 FTP概述¶

FTP协议在本地与远程文件之间的文件传输示意图：

用户坐在一台主机（本地主机）前面，向一台远程主机传输（或接收来自远程主机的）文件。
C/S模式
- 客户端：发起传输的一方
- 服务器：远程主机
FTP：RFC 959
FTP服务器：端口号为21

HTTP和FTP都是文件传输协议。 - 共同特点：都运行在TCP上。 - 不同点：FTP使用两个并行的TCP连接传输文件。 - 控制连接：用于在两主机之间传输控制信息。 - 数据连接：用于实际发送一个文件。

因此，FTP的控制信息是带外（out-of-band）传送的，HTTP可以说是带内（in-band）发送控制信息的

控制信息是持续的，而数据连接是非持续的，对会话中的每一次文件传输都需要建立一个新的数据连接，直到传输完毕后关闭会话。

3.2 FTP命令和回答¶

从客户到服务器的命令和从服务器到客户的回答，都是以 7比特 ASCII格式在控制连接上传送的。

每个命令后跟回车换行符，都是由4个大写字母ASCII字符组成。

一些常见的命令： - USER username：用于服务器传送用户标识 - PASS password：用于服务器发送用户口令 - LIST：用于请求服务器回送当前远程目录中的所有文件列表。 - 通过数据传送方式，而不是在控制TCP连接上传送 - RETR filename：用于从远程主机的当前目录检索（即get）文件 - 让远程主机发起数据连接，并经过数据连接发送所请求的文件 - STOR filename：用于从远程主机的当前目录存放（即put）文件

常见的响应和可能的报文 - 311 Username OK，Password required：用户名OK，需要口令 - 125 Data connection already open;transfer starting：数据连接已打开，开始传送 - 425 Can't open data connection：无法打开数据连接 - 452 Error writing file：写文件差错

4. 因特网中的电子邮件¶

电子邮件是一种异步通信媒介。

因特网电子邮件系统，主要有三个部分组成： - 用户代理（user agent） - 邮件服务器（mail server） - 简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）

SMTP是因特网电子邮件中主要的应用层协议。

4.1 SMTP¶

SMTP一般不使用中间邮件服务器发送邮件。

使用TCP在客户端和服务器之间传送报文，端口为25.
直接传输
- 使用TCP可靠数据传输服务，从发送方的邮件服务器向接收方的邮件服务器发送邮件。
传输的3个阶段
- 握手
- 传输报文
- 关闭
命令/响应交互
- 命令：ASCII文本
- 响应：状态码和状态信息
报文必须为 7位 ASCII码。

4.2 与HTTP的比较¶

区别1
- HTTP：拉（pull）协议
- SMTP：推（push）协议
- 二者都是ASCII形式的命令/响应交互、状态码
区别2
- SMTP使用持续连接
- SMTP要求报文（首部和主体）为7位ASCII编码
- SMTP服务器使用CRLF，CRLF决定报文的尾部
区别3
- 如何处理包含文本和图像的文档的区别。
- HTTP：每个对象封装在各自的响应报文中。
- SMTP：多个对象包含在一个报文中。

4.3 邮件报文格式¶

4.4 邮件访问协议¶

由于SMTP是推操作，但用户查看邮件则是拉操作，所以引入特殊的协议来处理问题。常见的邮件访问协议： - 第三版的邮局协议（Post Office Protocol- Version，POP3）【RFC 1939】 - 用户身份确认（代理 <------> 服务器）并下载 - 按照3个阶段进行： - 特许（authorization）：用户代理发送（以明文形式）用户名和口令以鉴别用户。 - 客户端命令： - user：声明用户名 - pass：口令 - 服务器响应 - +OK - -ERR

    - 事务处理：用户代理取回报文或者其他操作（删除报文标记等）
        - list：报文号列表
        - retr：根据报文号检索报文
        - dele：删除
        - quit
    - 更新：发出quit命令后，目的：结束POP3会话。

因特网邮件访问协议（Internet Mail Access Protocol，IMAP）【RFC 1730】
- 更多特性，更复杂
HTTP：基于Web的电子邮件。
- 用户代理即是普通的浏览器，用户和远程邮件之间的通信都是通过HTTP进行。

5. DNS：因特网的目录服务¶

识别主机的两种方式：
- 主机名
- IP地址

一个IP地址由 4个（32 bit）字节组成，并有严格的层次结构。

5.1 DNS提供的服务¶

DNS（Domain Name System）：域名系统
- 分布式数据库：分层的DNS服务器实现
- 应用层协议：主机能够查询分布式数据库的应用层协议。
- DNS服务器通常是运行BIND软件的UNIX机器。
- DNS协议运行在UDP上，端口号：53

DNS通常是由其他应用协议所使用的，包括HTTP、SMTP和FTP，将用户提供的主机名解析为IP地址。

🚩 🚩当浏览器中请求一个URL时，具体的操作如下：
- 同一台用户在主机上运行着DNS应用的客户端
- 浏览器从URL中抽取出主机名，然后将主机名传给DNS应用的客户端
- DNS客户向DNS服务器发送一个包含主机名的请求
- DNS客户会收到一个响应报文，其中包含对应主机名的IP地址。
- 浏览器收到来自DNS的IP地址，能够向位于该IP地址80端口的HTTP服务器进程发起一个TCP连接。
DNS提供的服务：
- 主机名到IP地址的转换
- 主机别名（host aliasing）
  - 复杂主机名的主机能拥有一个或者多个别名。
- 邮件服务器别名（mail server aliasing）
- 负载分配（load distribution）
  - DNS也用于在冗余的服务器之间负载分配。
域名的管理
- 一个域管理其下的子域
  - 如：.cn 被划分为 edu.cn、.com.cn
- 创建一个新的域，必须征得其所属域的同意。
域和物理网络无关
- 域遵从组织界限，而不是物理网络
  - 一个域的主机不在一个网络
  - 一个网络的主机不一定在一个域
- 域的划分是逻辑的，而不是物理的。

5.2 DNS工作过程概述¶

DNS的一种简单设计是在因特网上只使用一个DNS服务器，该服务器包含所有的映射。

集中式设计存在的问题
- 单点故障（可靠性问题）
- 通信容量（扩展性问题）
- 远距离的集中式数据库（维护性问题）
- 维护
三种常见的DNS服务器类型：

根、TLD和权威DNS服务器都处在该DNS服务器的层次结构中。
本地DNS服务器（local DNS Server）
- 严格来说不属于该服务器的层次结构。
- 每个ISP（如一个大学、一个系、一个公司或者一个居民区的ISP）都有一台本地DNS服务器。
  - 也叫做默认名字服务器
- 当主机发出DNS请求时，该请求被发往本地DNS服务器，起到代理作用，然后将该请求转发到DNS服务器层次结构中。
DNS缓存
- 为了改善时延性能并减少在因特网上到处传输的DNS报文数量，所以DNS广泛使用缓存技术。
- 一旦主机收到DNS响应，则会直接将响应中包含的信息缓存在本地服务器中。
- 主机和主机名与IP地址间的映射非永久，DNS服务器会在一段时间后丢弃缓存的信息。
  - 因缓存，本地DNS服务器可以立即返回主机名的IP地址，而不必查询其他任何DNS服务器。
  - 本地DNS服务器能缓存TLD服务器的IP地址，因而允许本地DNS绕过查询链中的根DNS服务器。

5.3 DNS记录和报文¶

共同实现DNS分布式数据库的所有DNS服务器存储了 资源记录（Resource Record，RR） ，RR根据主机名到IP地址的映射。每个DNS响应报文包含了一条或者多条资源记录。

资源记录包含的字段
DNS报文
- DNS的查询和响应报文的格式相同。
- nslookup程序
  - 可以从正在工作的主机直接向某些DNS服务器发送一个DNS查询报文。
  - 后续实验后补充
在DNS数据库中插入记录
- 注册登记机构（register）：商业实体
  - 验证域名的唯一性，将该域名输入DNS数据库，对提供的服务收取少量费用。
DNS脆弱性
- DNS是一个易受攻击的目标，主要攻击策略：
  - 分布式拒绝服务（DDoS）带宽洪泛攻击
  - 重定向攻击
  - 利用DNS基础设施对目标主机进行DDoS攻击

6. P2P应用¶

C/S架构依赖于总是打开的基础设施服务，而P2P依赖较小。

P2P成对间歇性连接的主机（称为对等方）彼此直接通信。

P2P设计的应用
- 从单一服务器向大量主机（称为对等方）分发一个大文件
- 文件分发
- 分布式数据库（分布式散列表的概念，Distributed Hash Table，DHT）

6.1 纯P2P架构¶

没有（或极少）一直运行的服务器
任意端系统都可以直接通信
利用peer的服务能力
Peer节点间歇性上网，每次IP地址都有可能发生变化。
常见的例子：
- 文件分发
- 流媒体
- VoIP（Skype）

6.2 文件分发系统¶

P2P架构的扩展性
- 分发时间（Distributed time）：所有N个对等方得到该文件的副本所需要的时间。
BitTorrent
- P2P文件共享协议的经典应用。
- 所有的对等方都是服务器。
- P2P文件共享要解决的两大问题
  - 如何定位所需资源
  - 如何处理对等方的加入和离开
- 解决问题可能的方案
  - 集中
  - 分布式
  - 半分散
- BitTorrent请求和发送文件块
  - 请求文件块
    - 在任何给定的时刻，每个对等方将具有来自该文件的块的子集，并且不同的对等方具有不同的子集。
    - 周期性地（经TCP连接）询问每个邻近对等方所具有的块列表。
    - 对还没有的块发出TCP请求。
    - 使用最稀缺优先（rarest first）技术：可以均衡每个块在洪流中的副本数量。
  - 发送文件块：使用tit-for-tat
    - 以最高速率提供数据的邻居，给出其优先权。
    - 疏通（unchoked）：每4个对等方。
    - 每30s随机选择另一个邻居并向其发送块。

6.3 分布式散列表¶

分布式散列表是一种简单的数据库。

允许任何对等方用一个特别的键来查询该分布式数据库。分布式数据库则定位拥有该相应（键，值）对的对等方，然后向查询的对等方返回（键，值）对。

任何对等方也允许在数据库中插入新键-值对。

哈希表
DHT方案
环形DHT以及覆盖网络
Peer波动

内容说明：《计算机网络：自顶向下方法》第6版有介绍，后续细读补充。

7. CDN¶

7.1 因特网视频¶

视频流量：占据互联网大部分的带宽
挑战
- 规模性：如何服务更多用户？
- 异构性：不同用户拥有不同的能力（有线或者无线接入）
解决方案：分布式的，应用层面的基础设施。

7.2 多媒体：视频¶

7.3 多媒体流化服务：DASH¶

DASH：Dynamic, Adaptive Streaming Over HTTP（动态自适应流化HTTP）
- 解析度不同，如：720、1840、4k等
服务器
- 将每个视频分割成多个块
- 每个块独立存储，编码于不同码率（8-10种）
- 告示文件（manifest file）：提供不同的块的URL
客户端
- 先获取告示文件
- 周期性地测量服务器到客户端的带宽
- 查询告示文件，在一个时刻请求一个块，HTTP头部指定字节范围。
  - 如果带宽足够，选择最大码率的视频块。
  - 会话中的不同时刻，可以切换请求不同的编码块（取决于当时的带宽）
“智能”客户端：客户端自适应决定
- 何时去请求块（避免缓存挨饿或者溢出）
- 请求什么编码速率的视频块（当带宽够用时，请求高质量的视频块）
- 哪里去请求块（可以向离自己最近的服务器发送URL、或者向高可用带宽的服务器发送请求）
- 例子
  - 视频的清晰度

7.4 内容分发网络¶

Content Distribution Network（内容分发网络，CDN）

挑战：
- 视频流公司服务器如何通过网络向百万计用户提供流化视频内容？
解决方案1：单个超大型的数据服务器中心
- 存在问题：
  - 服务器到客户端路径上经过的通信链路过多，导致链路上的吞吐量过小，从而出现停滞时延。
  - 同一个视频的多次拷贝，导致带宽浪费。
  - 单个节点故障，会使通信链路崩溃，使得无法分发视频。
  - 可扩展性较差
解决方案2:CDN
- 通过CDN，全网部署缓存节点。存储服务内容，就近为用户提供服务，提高用户体验。
- Enter deep：将CDN服务深入到许多接入网
  - 更接近用户，数量多，离用户近，但是管理困难
- Bring home：部署在少数（10个左右）关键位置。
  - 采用租赁线路将服务器簇连接起来。
- 用户从CDN中请求内容，重定向到最近的拷贝，请求内容。
CDN的类型
- 专用CDN（private CDN）：内容提供商自有。
- 第三方CDN（third- party CDN）：第三方公司提供。

8. Socket编程¶

Socket（套接字）编程

应用进程使用传输层提供的服务才能够交换报文，实现应用协议，实现应用。 - TCP/IP：应用进程使用Socket API访问传输服务。 - 地点：界面上的SAP（Socket） - 方式：Socket API

socket编程

两种传输层服务的socket类型： - TCP：可靠的、字节流的服务 - UDP：不可靠（UDP数据报）服务

目标： - 学习如何构建能借助Socket进行通信的C/S应用程序。

8.1 TCP 套接字编程¶

Socket：分布式应用进程之间的门，传输协议提供的端到端服务接口。

套接字：应用进程与端到端传输协议（TCP或UDP）之间的门户。

TCP服务：从一个进程向另一个进程可靠地传输字节流。

服务器首先运行，等待连接建立
- 服务器进程必须处于运行状态
  - 创建欢迎socket
  - 和本地端口捆绑
  - 在欢迎socket上阻塞式等待接收用户的连接。
客户端主动和服务器建立连接
- 创建客户端本地套接字（隐式捆绑到本地port）
  - 指定服务器进程的IP地址和端口号，与服务器进程连接。
- 当与客户端连接请求到来时
  - 服务器接受来自用户端的请求，解除阻塞式等待，返回一个新的socket（与欢迎socket不一样），与客户端通信。
    - 允许服务器与多个客户端通信
    - 使用源IP和源端口来区分不同的客户端。
连接API调用有效时，客户端P与服务器建立TCP连接。

TCP在客户端和服务器进程之间提供可靠的、字节流（管道）服务。

关键的结构体

数据结构 socketaddr_in

// IP地址和port捆绑关系的数据结构（标识进程的端节点）
struct socketaddr_in{
    short sin_family; // AF_INET
    u_short sin_port; // port
    struct in_addr sin_addr; // IP address, unsigned long
    char sin_zero[8]; // align
};

- 数据结构 hostent

// 域名和IP地址的数据结构
struct hostent{
    char *h_name; // 主机名
    char **h_aliases; // 主机的别名
    int h_addrtype; // 主机的地址类型
    int h_length; // 地址的长度
    char **h_addr_list; // IP地址
    #define h_addr h_addr_list[0];
}
// 作为调用域名解析函数时的参数
// 返回后，将IP地址拷贝到socketaddr_in 的IP地址部分。

C/S TCP socket交互

TCP客户端C代码

// client.c
void main(int argc,char *argv[])
{
    struct socketaddr_in sad; // 服务器的IP地址
    int clientSocket; // socket解释器
    struct hostent *ptrh; // 主机列表入口指针
    char Sentence[128];
    char modifiedSentence[128];

    host = argv[1];
    port = atoi(argv[2]); // 转换为整型
    clientSocket = socket(PF_INET,SOCKET_STREAM,0); // 创建一个TCP socket给服务器
    memset((char *)&sadm,0,sizeof(sad));// 清除socketaddr结构
    sad.sin_family =AF_INET; //设置网络
    sad.sin_port = htons((u_short)port);
    ptrh = gethostbyname(host); // 转换host name 为IP地址
    memcpy(&sad.sin_addr,ptrh->h_addr,ptrh->h_length);// 将IP地址拷贝到sad.sin_addr
    connect(clientSocket.(struct socketaddr *)&sad,sizeof(sad)); // 创建client socket去连接 server
    // get input stream from user
    gets(Sentence);
    // send line to server
    n = write(clientSocket,Sentence,strlen(Sentence)+1);
    // read line from server
    n = read(clientSocket,modifiedSentence,sizeof(modifiedSentence));
    printf("FROM SERVER %s \n",modifiedSentence);
    close(clientSocket);
}

- TCP服务端C代码

// server.c
void main(int argc,char *argv[])
{
    struct socketaddr_in sad;
    struct socketaddr_in cad;// 客户端
    int welcomeSocket,connecttionSocket;// socket描述器
    struct hostent *ptrh; // pointer to host table entry
    char clientSentence[128];
    char capitalizedSentence[128];
    port = atoi(argv[1]);
    welcomeSocket = socket(PF_INET,SOCKET_STREAM,0);
    memset((char *)&sad,sizeof(sad)); //清除socketaddr结构信息
    sad.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 设置本地IP地址
    sad.sin_port = htons((u_short)port); //设置端口号
    bind(welcomeSocket,(struct socketaddr *)&sad,sizeof(sad)); // 捆绑
    // 指定客户端队列的最大值
    listen(welcomeSocket,10); // 监听最大个数
    while(1){
        connectionSocket = accept(welcomeSocket,(struct socketaddr *)&cad,&alen); // 等待客户端的welcome socket的连接
        n = read(connectionSocket,clientSentence,sizeof(clientSentence));
        // capitalize Sentence and store the result in capitalizedSentence
        n = write(connectionSocket,capitalizedSentence,strlen(capitalizedSentence)+1); //   写最终的结果给到socket
        close(connectionSocket)// while循环结束，返回等待其他client的连接
    }
}

8.2 UDP 套接字编程¶

UDP：在客户端和服务器之间没有连接。 - 没有握手 - 发送端在每个报文中明确指定目标的IP地址和端口号 - 服务器必须收到的分组中提取出发送端的IP地址和端口号。

UDP：传送的数据可能乱序，也可能会丢失。所以UDP提供不可靠的字节流传输服务。

C/S 中UDP socket交互

客户端C代码

// client.c
void main(int argc,char *argv[])
{
struct socketaddr_in sad;
int clientSocket;
struct hostent *ptrh;
char Sentence[128];
char modifiedSentence[128];

host = argv[1];port = atoi(argv[2]);

clientSocket = socket(PF_IINET,SOCKET_DGRAM,0); // 创建客户端，但是没有连接到服务器

// determine the server address
memset((char *)&sad,0,sizeof(sad)); // 清除
sad.sin_family = AF_INET; // 设置网络
sad.sin_port = htons((u_short)port);
ptrh = gethostbyname(host);
// 转换host名字为IP地址
memcpy(&sad.sin_addr,ptrh->h_addr,ptrh->h_length);
// get input stream from user
gets(Sentence)
// send line to server
addr_len = sizeof(struct socketaddr);
n = sendto(clientsocket,Sentence,strlen(Sentence)+1,
            (struct socketaddr *)&sad,addr_len);
// read line from server
n =recvfrom(clientSocket,modifiedSentence,sizeof(modifiedSentence),
            (struct socketaddr *)&sad,&addr_len);

printf("FROM SERVER : %s \n",modifiedSentence);
close(clientSocket); // 关闭连接
}

服务器端C代码

// server.c
    void main(int argc,char *argv[])
{
    struct socketaddr_in sad;
    struct socketaddr_in cad;// 客户端
    int serversocket;// socket描述器
    struct hostent *ptrh; // pointer to host table entry
    char clientSentence[128];
    char capitalizedSentence[128];
    port = atoi(argv[1]);
    serversocket = socket(PF_INET,SOCKET_STREAM,0);
    // 创建 welcomeming socket at port，并捆绑本地地址
    memset((char *)&sad,sizeof(sad)); //清除socketaddr结构信息
    sad.sin_family = AF_INET;// 设置网络簇
    sad.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 设置本地IP地址
    sad.sin_port = htons((u_short)port); //设置端口号
    bind(serversocket,(struct socketaddr *)&sad,sizeof(sad)); // 捆绑
    // 指定客户端队列的最大值
    listen(welcomeSocket,10); // 监听最大个数
    while(1){
        // 接收来自client的报文信息
        n =recvfrom(serverSocket,clientSentence,sizeof(clientSentence),
                (struct socketaddr *)&cad,&addr_len);
        // 大写的转换
        n = sendto(serverSocket,capitalizedSentence,strlen(capitalizedSentence)+1,
                (struct socketaddr *)&cad,&addr_len);
        close(connectionSocket)// while循环结束，返回等待其他client的连接
    }
}

📔 Chapter02 应用层 学习笔记