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1 计 算 机 网 络 实 验 指 导 手 册 华 中 科 技 大 学 计 算 机 学 院 二 零 零 九 年 三 月 I

2 目 录 实 验 一 网 络 组 建 与 实 施 第 一 章 实 验 目 标 和 内 容 实 验 目 的 实 验 环 境 实 验 要 求 实 验 内 容... 2 第 二 章 BOSON NETSIM 软 件 包 概 览 总 述 网 络 拓 扑 图 设 计 软 件 概 览 BOSON NETSIM 第 三 章 CISCO 路 由 器 部 分 命 令 列 表 常 用 命 令 配 置 IP 地 址 广 域 网 协 议 设 置 第 四 章 示 例 交 换 机 配 置 路 由 器 配 置 简 单 的 排 错 I

3 实 验 二 Socket 编 程 第 一 章 实 验 目 标 和 内 容 实 验 目 的 实 验 环 境 实 验 要 求 实 验 内 容 第 二 章 WINDOWS SOCKET 1.1 编 程 简 介 SOCKET 套 接 字 介 绍 SOCKET 套 接 字 编 程 原 理 第 三 章 套 接 字 部 分 库 函 数 列 表 WSASTARTUP() SOCKET() BIND() LISTEN() ACCEPT() CONNECT() SEND() RECV() SENDTO() RECVFROM() CLOSESOCKET() 第 四 章 WINDOWS SOCKET 2 的 扩 展 特 性 WINSOCK 2.0 简 介 WINSOCK 2.0 新 特 性 WINSOCK 2.0 新 增 函 数 第 五 章 MFC SOCKET 编 程 CASYNSOCKET II

4 5.2 CSOCKET MFC 中 的 多 线 程 第 六 章 JAVA SOCKET 编 程 JAVA 中 多 线 程 和 SOCKET 有 关 的 流 JAVA 中 的 SOCKET 编 程 第 七 章 WINDOWS SOCKET 1.1 编 程 示 例 服 务 器 端 代 码 客 户 端 代 码 工 程 配 置 第 八 章 MFC SOCKET 编 程 示 例 服 务 器 端 实 现 客 户 端 实 现 第 九 章 JAVA SOCKET 编 程 示 例 III

5 实 验 一 网 络 组 建 与 实 施 i

6 第 一 章 实 验 目 标 和 内 容 1.1 实 验 目 的 了 解 IP 协 议 网 络 层 协 议 和 数 据 链 路 层 协 议 的 工 作 原 理 及 机 制 掌 握 IP 地 址 的 规 划 方 法 掌 握 路 由 协 议 的 配 置 方 法 掌 握 路 由 器 及 二 / 三 层 交 换 机 的 配 置 方 法 了 解 VLAN 的 划 分 原 理 掌 握 访 问 控 制 的 配 置 方 法 1.2 实 验 环 境 Boson Netsim 仿 真 软 件 ( 实 验 所 用 版 本 号 为 5.31) 1.3 实 验 要 求 熟 悉 Boson Netsim 仿 真 软 件 利 用 Boson Netsim 仿 真 软 件 完 成 实 验 内 容 提 交 实 验 设 计 报 告 1

7 基 于 自 己 的 实 验 设 计 报 告, 通 过 实 验 课 的 上 机 试 验, 演 示 给 实 验 指 导 教 师 检 查 1.4 实 验 内 容 示 本 实 验 将 使 用 两 张 拓 扑 结 构 图 配 合 完 成 实 验, 如 图 1.1 和 1.2 所 图 1.1 2

8 图 1.2 本 实 验 按 照 进 度 分 为 四 个 试 验, 每 项 试 验 分 为 基 本 试 验 和 思 考 题, 试 验 内 容 如 下 : 第 一 项 试 验 组 网 试 验 : 使 用 仿 真 软 件 描 述 网 络 拓 扑 图 1.1 按 照 如 下 要 求 进 行 IP 地 址 规 划 : 将 PC1 PC2 设 置 在 同 一 个 网 段, 子 网 地 址 是 : ,PC3~PC8 设 置 在 同 一 个 网 段, 子 网 地 址 是 : 同 时 为 路 由 器 配 置 端 口 地 址, 使 得 两 个 子 网 内 部 的 各 PC 机 之 间 可 以 自 由 通 信 按 照 如 下 要 求 重 新 设 置 各 PC 机 IP 地 址 : PC1 与 PC2 在 一 个 网 段, 子 网 地 址 是 : 3

9 ; PC3,PC5,PC7 在 一 个 网 段, 子 网 地 址 是 : ; PC4,PC6,PC8 在 一 个 网 段, 子 网 地 址 是 : ; 为 路 由 器 配 置 端 口 地 址 分 析 各 PC 机 之 间 的 连 通 性 并 对 分 析 结 果 进 行 测 试, 同 时 使 用 所 学 理 论 知 识 对 测 试 结 果 进 行 再 分 析 第 二 项 试 验 路 由 配 置 试 验 使 用 仿 真 软 件 描 述 网 络 拓 扑 图 1.2 按 照 如 下 要 求 配 置 RIP 协 议 : 设 置 各 PC 机 IP 地 址 : PC1 处 于 网 段 ; PC2 处 于 网 段 ; PC3 处 于 网 段 ; PC4 处 于 网 段 设 置 路 由 器 端 口 的 IP 地 址 在 路 由 器 上 配 置 RIP 协 议, 使 各 PC 机 能 互 相 访 问 思 考 题 ( 进 阶 ) 如 果 不 设 置 时 钟 频 率, 会 出 现 什 么 现 象 在 路 由 器 上 重 新 配 置 OSPF 协 议, 使 各 PC 机 能 互 相 4

10 访 问 第 三 项 试 验 VLAN 划 分 试 验 : 在 第 一 项 试 验 的 最 终 配 置 结 果 上 进 行 VLAN 划 分 划 分 VLAN, 并 按 照 如 下 所 述 配 置 各 VLAN 的 访 问 权 限 : 将 交 换 机 2 交 换 机 3 交 换 机 4 组 成 的 部 分 网 络 ( 路 由 器 A 右 部 网 络 ) 划 分 成 2 个 VLAN: PC3 PC5 PC7 处 于 一 个 VLAN; PC4 PC6 PC8 处 于 一 个 VLAN 测 试 上 述 PC 机 之 间 的 连 通 性 思 考 题 ( 进 阶 ) 对 路 由 器 A 进 行 配 置, 使 得 划 分 的 两 个 VLAN 中 的 所 有 PC 可 以 互 相 访 问 将 PC1 和 PC2 划 入 VLAN1 第 四 项 试 验 访 问 控 制 配 置 试 验 : 对 路 由 配 置 试 验 结 果 按 如 下 要 求 进 行 访 问 控 制 配 置 (ACL) 试 验 对 路 由 器 1 进 行 访 问 控 制 配 置, 使 得 PC1 无 法 访 问 其 它 PC, 也 不 能 被 其 它 PC 机 访 问 思 考 题 ( 进 阶 ) 进 行 访 问 控 制 配 置, 使 得 PC1 不 能 访 问 PC2, 但 能 访 问 其 它 PC 机 5

11 第 二 章 Boson NetSim 软 件 包 概 览 2.1 总 述 Boson NetSim 软 件 包 是 Boson 公 司 推 出 的 一 款 Cisco 网 络 设 备 仿 真 软 件 包 该 软 件 包 由 两 个 软 件 组 成 : Boson Network Designer 网 络 拓 扑 图 设 计 软 件, 用 于 绘 制 网 络 拓 扑 图 Boson NetSim 实 验 环 境 模 拟 器, 用 于 进 行 设 备 仿 真 配 置 练 习 本 试 验 手 册 所 用 Boson NetSim 版 本 为 5.31 版 2.2 网 络 拓 扑 图 设 计 软 件 概 览 总 述 在 Boson NetSim 软 件 包 中, 提 供 了 数 个 已 订 制 好 的 网 络 拓 扑 结 构 图 供 用 户 进 行 网 络 设 备 仿 真 配 置, 但 为 了 更 好 的 方 便 用 户 进 行 各 种 复 杂 网 络 环 境 的 设 备 仿 真 配 置, 在 Boson NetSim 软 件 包 中 提 供 了 网 络 拓 扑 图 设 计 软 件 (Boson Network Designer) 提 供 给 用 户 绘 制 自 定 义 的 网 络 拓 扑 结 构 图 6

12 网 络 拓 扑 图 设 计 软 件 的 主 界 面 如 图 2.1 所 示, 可 以 分 为 四 个 部 分 : 菜 单 栏 设 备 列 表 设 备 信 息 绘 图 区 图 2.1 Boson Network Designer 的 主 界 面 菜 单 栏 菜 单 栏 提 供 了 三 组 功 能 : 文 件 (File) 向 导 (Wizard) 和 帮 助 (Help) 文 件 (File) 菜 单 组 文 件 菜 单 组 包 含 了 如 下 菜 单 项 : 新 建 (New NetMap): 绘 制 一 个 新 的 网 络 拓 扑 结 构 图 7

13 打 开 (Load NetMap): 打 开 一 个 磁 盘 上 已 存 在 的 网 络 拓 扑 结 构 图 文 件 保 存 (Save): 将 当 前 正 在 绘 制 的 网 络 拓 扑 结 构 图 存 储 到 磁 盘 上 ( 文 件 扩 展 名 为.top) 加 载 拓 扑 图 到 实 验 模 拟 器 (Load NetMap into the Simulator): 将 正 在 绘 制 的 网 络 拓 扑 结 构 图 装 载 到 实 验 模 拟 器 (Boson NetSim) 用 于 仿 真 实 验 ( 要 求 Boson NetSim 软 件 已 打 开 ) 打 印 (Print): 将 正 在 绘 制 的 网 络 拓 扑 结 构 图 输 出 到 打 印 机 打 印 为 纸 质 文 档 退 出 (Exit): 退 出 网 络 拓 扑 结 构 图 设 计 软 件 (Boson Network Designer) 向 导 (Wizard) 菜 单 组 向 导 菜 单 组 包 含 了 如 下 菜 单 项 : 布 线 向 导 (Make Connection Wizard): 以 向 导 的 形 式 对 当 前 绘 制 的 网 络 拓 扑 结 构 图 中 的 设 备 进 行 连 线 操 作 添 加 设 备 向 导 (Add Device Wizard): 以 向 导 的 形 式 向 当 前 绘 制 的 网 络 拓 扑 结 构 图 中 添 加 一 个 新 的 设 备 8

14 帮 助 (Help) 菜 单 组 帮 助 菜 单 组 下 包 含 了 如 下 菜 单 项 : 帮 助 主 题 (Help Topic): 打 开 帮 助 文 档 图 例 (Legend): 显 示 布 线 颜 色 的 图 例, 如 蓝 色 为 ( 快 速 ) 以 太 网 总 线, 红 色 为 ISDN( 拨 号 ) 线 路 黑 色 为 串 行 线 路 白 色 为 帧 中 继 线 路, 如 图 2.2 所 示 用 户 手 册 (User Manual): 打 开 并 显 示 网 络 拓 扑 结 构 图 设 计 软 件 的 用 户 手 册 关 于 (About): 显 示 网 络 拓 扑 结 构 图 设 计 软 件 的 版 本 信 息 图 2.2 布 线 颜 色 图 例 设 备 列 表 设 备 列 表 中 列 出 了 网 络 拓 扑 结 构 图 设 计 软 件 中 可 以 使 用 的 网 络 9

15 设 备 列 表, 并 可 供 绘 制 拓 扑 结 构 图 时 使 用 由 于 本 软 件 是 面 向 Cisco 网 络 设 备 的 拓 扑 结 构 图 设 计 软 件, 故 仅 支 持 Cisco 的 网 络 设 备, 这 些 设 备 主 要 包 括 : 路 由 器 800 系 列 ( ) 1000 系 列 ( ) 1600 系 列 ( ) 1700 系 列 ( ) 2500 系 列 ( ) 2600 系 列 ( ) 3600 系 列 ( ) 4500 系 列 (4500) 交 换 机 1900 系 列 (1912) 2900 系 列 (2950) 3500 系 列 (3550) 布 线 元 件 Ethernet Serial 10

16 ISDN 其 它 设 备 PC 机 (Win98) 在 实 际 工 作 中, 可 以 根 据 实 际 环 境 需 要, 从 上 述 设 备 列 表 中 选 择 恰 当 的 网 络 设 备 绘 制 拓 扑 结 构 需 要 说 明 的 是, 在 进 行 仿 真 实 验 时, 不 同 型 号 的 路 由 器 在 进 行 仿 真 时, 其 功 能 和 性 能 是 完 全 相 同 的, 其 不 同 点 则 主 要 体 现 在 : 该 路 由 器 是 固 定 配 置 ( 如 通 过 Ethernet 0 引 用 接 口 ) 还 是 模 块 化 ( 如 通 过 Ethernet 0/0 引 用 接 口 ) 该 路 由 器 用 于 普 通 以 太 网 (Ethernet) 还 是 快 速 以 太 网 (Fast Ethernet) 不 同 的 路 由 器 所 提 供 的 接 口 的 类 型 数 量 可 能 是 不 同 的 路 由 器 的 上 述 异 同 在 交 换 机 的 仿 真 使 用 中 也 是 类 同 的 因 此, 在 绘 制 网 络 拓 扑 结 构 图 中, 通 常 只 要 满 足 实 验 的 需 求, 任 何 路 由 器 和 交 换 机 均 可 以 使 用, 但 为 了 实 现 清 晰 的 配 置 过 程 和 配 置 效 果, 有 两 个 原 则 需 要 注 意 : 以 够 用 为 度, 即 : 尽 量 选 择 一 个 简 单 的 接 口 数 较 少 的 路 由 器 ; 面 向 实 际, 即 : 尽 可 能 的 按 照 实 际 网 络 的 情 况 进 行 设 备 选 择 11

17 2.2.4 设 备 信 息 当 我 们 在 设 备 列 表 中 选 中 某 个 具 体 的 设 备 时, 在 设 备 信 息 区 域 会 出 现 该 设 备 的 详 细 信 息, 如 图 2.3 所 示 这 些 信 息 对 于 我 们 衡 量 一 个 设 备 是 否 满 足 实 验 要 求 是 非 常 必 要 的 图 2.3 设 备 信 息 绘 图 区 绘 图 区 主 要 为 网 络 拓 扑 结 构 设 计 提 供 一 个 良 好 的 工 作 平 台, 如 图 2.4 所 示 我 们 可 以 将 设 备 列 表 中 的 设 备 添 加 到 该 平 台, 在 各 设 备 之 间 进 行 布 线, 也 可 以 从 该 平 台 中 删 除 具 体 的 网 络 设 备 12

18 图 2.4 绘 图 区 添 加 / 删 除 设 备 网 络 拓 扑 图 设 计 软 件 提 供 了 两 种 手 段 向 绘 图 区 中 添 加 设 备 : 通 过 设 备 列 表 和 通 过 添 加 设 备 向 导 通 过 设 备 列 表 添 加 设 备 当 我 们 在 设 备 列 表 区 选 择 了 一 个 设 备 后, 我 们 有 两 种 方 法 将 该 设 备 添 加 到 绘 图 区 : 将 该 设 备 直 接 用 鼠 标 拖 动 到 绘 图 区 双 击 该 设 备 13

19 设 备 被 添 加 到 绘 图 区 后, 会 弹 出 如 图 2.5 所 示 的 配 置 界 面 ( 请 注 意 : 某 些 版 本 的 软 件 要 求 在 设 备 信 息 区 出 现 该 设 备 的 信 息 提 示 后 方 能 将 该 设 备 添 加 到 绘 图 区, 否 则 该 设 备 的 所 有 接 口 均 无 法 使 用 ) 图 2.5 添 加 设 备 如 图 2.5 所 示 为 一 台 路 由 器 设 备 的 配 置 界 面, 其 中 需 要 配 置 设 备 名 称 和 广 域 网 (WAN) 口 的 类 型 设 备 名 称 的 选 择, 即 可 以 使 用 系 统 默 认 的 设 备 名 ( 路 由 器 :Router n; 交 换 机 :Switch n;pc 机 :PC n), 也 可 以 自 行 为 设 备 命 名 广 域 网 口 类 型 的 选 择 需 要 根 据 实 际 的 情 况 进 行 选 择 如 果 存 在 多 个 广 域 网 口, 则 必 须 配 置 WAN1 类 型, 其 它 广 域 网 口 可 以 配 置 为 实 14

20 际 的 类 型, 也 可 以 配 置 为 None( 此 时 意 味 着 在 该 网 络 拓 扑 结 构 中 不 使 用 该 网 口 ), 但 所 有 的 广 域 网 口 均 不 能 不 配 置 通 过 设 备 向 导 添 加 设 备 通 过 选 择 向 导 菜 单 组 中 的 添 加 设 备 向 导, 我 们 可 以 以 向 导 的 形 式 添 加 设 备, 如 图 2.6 所 示 图 2.6 添 加 设 备 向 导 通 过 向 导 添 加 设 备 的 一 个 较 为 方 便 的 特 色 在 于 该 方 法 提 供 一 个 筛 选 设 备 列 表, 可 根 据 实 验 要 求 定 制 所 需 的 接 口 类 型 自 动 列 出 符 合 要 求 的 路 由 器 ( 交 换 机 ) 型 号, 我 们 仅 需 在 设 备 过 滤 表 中 选 择 一 个 接 口 数 量 满 足 要 求 的 设 备 即 可, 如 图 2.7 所 示 15

21 图 2.7 筛 选 设 备 列 表 删 除 设 备 我 们 也 可 以 在 绘 图 区 直 接 删 除 某 个 设 备, 仅 需 在 待 删 设 备 上 单 击 鼠 标 右 键, 选 择 Delete Device 即 可, 如 图 2.8 所 示 图 2.8 删 除 设 备 布 线 网 络 拓 扑 图 设 计 软 件 提 供 了 三 种 手 段 在 绘 图 区 中 对 设 备 进 行 布 线 : 通 过 设 备 列 表 通 过 布 线 向 导 直 接 双 击 设 备 进 行 布 线 16

22 通 过 设 备 列 表 布 线 为 了 对 绘 图 区 中 的 设 备 进 行 布 线, 我 们 可 以 从 设 备 列 表 区 中 拖 动 一 个 布 线 元 件 到 绘 图 区 来 对 设 备 进 行 布 线 在 我 们 拖 动 布 线 元 件 到 绘 图 区 后, 会 依 次 出 现 源 设 备 及 接 口 选 择 对 话 框 和 目 标 设 备 及 接 口 选 择 对 话 框, 如 图 2.9 和 2.10 所 示 图 2.9 布 线 - 选 择 源 设 备 及 接 口 17

23 图 2.10 布 线 - 选 择 目 标 设 备 及 接 口 通 过 布 线 向 导 通 过 选 择 向 导 菜 单 组 中 的 布 线 向 导, 我 们 可 以 以 向 导 的 形 式 进 行, 如 图 2.11 所 示 在 向 导 方 式 中, 我 们 首 先 要 确 定 线 缆 连 接 类 型 ( 如 Ethernet Serial ISDN 等 ), 然 后 才 是 按 照 图 2.9 和 2.10 所 示 的 对 话 框 选 择 源 设 备 及 其 接 口 和 目 标 设 备 及 其 接 口 来 完 成 布 线 工 作 18

24 图 2.11 布 线 向 导 在 绘 图 区 直 接 布 线 我 们 也 可 以 在 绘 图 区 直 接 进 行 布 线 操 作 此 时 有 两 种 方 法 可 以 进 行 布 线 操 作 第 一 种 方 法 : 我 们 只 需 右 击 源 设 备, 在 弹 出 的 快 捷 菜 单 中 选 中 Add Connection to, 进 一 步 选 择 源 接 口, 如 图 2.12 所 示, 此 时 会 弹 出 如 图 2.10 所 示 的 对 话 框 供 我 们 选 择 目 标 设 备 与 接 口, 即 可 完 成 布 线 操 作 19

25 图 2.12 右 击 设 备 进 行 布 线 第 二 种 方 法 : 我 们 双 击 源 设 备, 此 时 将 弹 出 Device Statistics 对 话 框, 如 图 2.13 所 示 图 2.13 双 击 设 备 进 行 布 线 20

26 在 Disconnected Interfaces 列 表 框 中 列 出 了 目 前 尚 未 连 接 人 和 线 缆 的 接 口, 选 择 源 接 口, 点 击 Connect this interface 按 钮, 此 时 将 弹 出 如 图 2.10 所 示 的 对 话 框, 进 一 步 选 择 目 标 设 备 及 其 接 口 即 可 完 成 布 线 工 作 删 除 布 线 当 我 们 需 要 删 除 设 备 间 的 布 线 时, 可 以 在 绘 图 区 中 直 接 进 行, 此 时 源 设 备 上 单 击 鼠 标 右 键, 在 弹 出 的 快 捷 菜 单 中 选 择 Remove Connection to 功 能 项, 进 一 步 选 择 源 接 口, 即 可 完 成 删 除 布 线 操 作, 如 图 2.14 所 示 图 2.14 删 除 设 备 间 的 布 线 21

27 2.3 Boson NetSim 概 览 网 络 设 备 模 拟 器 (Boson NetSim) 可 以 在 功 能 级 模 拟 各 种 真 实 的 网 络 环 境, 为 用 户 提 供 一 个 路 由 器 和 交 换 机 设 备 的 仿 真 配 置 环 境, 用 户 可 以 在 该 仿 真 环 境 中 对 设 备 进 行 配 置, 对 协 议 进 行 诊 断, 并 可 观 察 实 验 结 果, 作 进 行 一 步 的 调 整, 从 而 帮 助 用 户 熟 悉 Cisco 网 络 设 备 的 具 体 操 作 Boson NetSim 的 主 界 面 如 图 2.15 所 示, 分 为 三 个 部 分 : 菜 单 栏 工 具 栏 和 路 由 器 ( 交 换 机 ) 配 置 界 面 图 2.15 Boson NetSim 的 主 界 面 22

28 2.3.2 工 具 栏 工 具 栏 的 前 三 个 按 钮 用 来 快 速 切 换 待 配 置 的 设 备 ( 路 由 器 交 换 机 工 作 站 PC), 如 图 2.16 所 示 图 2.16 切 换 设 备 按 钮 图 2.17 实 验 导 航 器 按 钮 第 4 个 按 钮 用 来 打 开 实 验 导 航 器 ( 见 3.5 节 ), 如 图 2.17 所 示 第 5 个 按 钮 用 来 重 现 当 前 实 验 的 网 络 拓 扑 图, 如 图 2.18 所 示 第 5 个 按 钮 用 来 打 开 远 程 控 制 面 板, 如 图 2.19 所 示 23

29 图 2.18 实 验 拓 扑 图 24

30 图 2.19 远 程 控 制 面 板 25

31 第 三 章 Cisco 路 由 器 部 分 命 令 列 表 3.1 常 用 命 令 1. 帮 助 在 IOS 操 作 中, 无 论 任 何 状 态 和 位 置, 都 可 以 键 入? 得 到 系 统 的 帮 助 2. 改 变 命 令 状 态 任 务 命 令 进 入 特 权 命 令 状 态 退 出 特 权 命 令 状 态 进 入 全 局 设 置 状 态 退 出 全 局 设 置 状 态 进 入 端 口 设 置 状 态 进 入 子 端 口 设 置 状 态 进 入 路 由 设 置 状 态 退 出 局 部 设 置 状 态 enable disable config terminal end interface type slot/number interface type number.subinterface [point-to-point multipoint] router protocol exit 3. 显 示 命 令 任 务 命 令 26

32 查 看 版 本 及 引 导 信 息 查 看 运 行 设 置 显 示 端 口 信 息 显 示 路 由 信 息 show version show running-config show interface type slot/number show ip router 4. 网 络 命 令 任 务 登 录 远 程 主 机 网 络 侦 测 路 由 跟 踪 命 令 telnet hostname IP address ping hostname IP address trace hostname IP address 5. 基 本 设 置 命 令 任 务 命 令 全 局 设 置 设 置 访 问 用 户 及 密 码 设 置 特 权 密 码 设 置 路 由 器 名 启 动 IP 路 由 端 口 设 置 设 置 IP 地 址 激 活 端 口 config terminal username username password password enable secret password hostname name ip routing interface type slot/number ip address address subnet-mask no shutdown 27

33 3.2 配 置 IP 地 址 1. 分 配 接 口 IP 地 址 接 口 设 置 任 务 为 接 口 设 置 IP 地 址 命 令 interface type slot/number ip address ip-address mask 28

34 3.3 广 域 网 协 议 设 置 1. HDLC 配 置 命 令 设 置 HDLC 封 装 任 务 设 置 DCE 端 线 路 速 度 命 令 encapsulation hdlc clockrate speed 2. RIP 协 议 任 务 命 令 指 定 使 用 RIP 协 议 router rip 指 定 RIP 版 本 version 指 定 与 该 路 由 器 相 连 的 网 络 network network 3. OSPF 协 议 任 务 命 令 指 定 使 用 OSPF 协 议 router ospf process-id 1 指 定 与 该 路 由 器 相 连 的 网 络 network address wildcard-mask area area-id 2 指 定 与 该 路 由 器 相 邻 的 节 点 地 址 neighbor ip-address 29

35 4. 访 问 控 制 设 置 访 问 表 项 目 任 务 命 令 access-list list permit deny address mask 设 置 队 列 表 中 队 列 的 大 小 queue-list list-number queue queue-number byte-count-number byte-count 使 用 指 定 的 访 问 表 ip access-group list in out 30

36 第 四 章 示 例 4.1 交 换 机 配 置 网 络 拓 朴 图 Router1-C2620 SW1-C2950 E0: 172Fa0/ Fa0/2 Fa0/2 SW2-C3550 Fa0/3 Fa0/4 Fa0/3 Fa0/4 PC1 PC2 PC3 PC IP 地 址 规 划 设 备 名 设 备 型 号 接 口 IP 地 址 掩 码 router1 C2610 E switch1 Catalyst 2950 vlan switch2 Catalyst 3550 vlan PC PC

37 PC PC 实 验 目 标 PC1 与 PC3 能 互 相 访 问,PC2 与 PC4 能 互 相 访 问 PC1 PC3 与 PC2 PC4 之 间 不 能 互 相 访 问 VLan 划 分 1. 在 SW1-C2950 和 SW2-C3550 上, 设 置 一 个 名 为 class 的 VTP 域. 用 show vtp status 来 检 验 它 是 否 已 经 创 建 SWX-C2950# vlan database // 进 入 VLAN 数 据 库 SWX-C2950(vlan)# vtp domain class // 建 立 名 为 class 的 域 SWX-C2950(vlan)# ctrl-z SWX-C2950# show vtp status // 退 出 全 局 配 置 // 查 看 VTP 信 息 (SW2-C3505 配 置 类 似 ) 2. 在 SW1-C2950 和 SW2-C3550 上 创 建 一 个 名 为 Class1 的 VLAN 2 及 名 为 Class2 的 VLAN 3 SWX-C2950# vlan database SWX-C2950(vlan)# vlan 2 name Class1 // 在 交 换 机 上 添 加 32

38 vlan2, 并 命 名 为 Class1 SWX-C2950(vlan)# vlan 3 name Class2 SWX-C2950# show vlan // 查 看 Vlan 配 置 (SW2-C3550 配 置 类 似 ) 3. 将 SW1-C2950 和 SW2-C3550 的 各 个 端 口 分 配 到 新 创 建 的 相 应 的 VLAN 中 SW1-C2950(config)# interface fa0/3 // 配 置 fa0/3 端 口 SW1-C2950(config-if)# switchport mode access // 指 定 该 端 口 为 访 问 链 路 SW1-C2950(config-if)# switchport access vlan 2 // 分 配 为 vlan2 SW1-C2950(config-if)# exit ( 此 时 可 测 试 PC1 和 PC2 能 否 互 相 访 问, 并 分 析 原 因 ) SW1-C2950(config)# interface fa0/4 SW1-C2950(config-if)# switchport mode access SW1-C2950(config-if)# switchport access vlan 3 SW1-C2950(config-if)# ctrl-z SW1-C2950# show vlan (SW2-C355 配 置 类 似 ) 4. 配 置 SW1-C2950 和 SW2-C3550 之 间 的 trunk 链 路 33

39 SWX-C2950(config)# interface fa0/2 SWX-C2950(config-if)# switchport mode trunk // 配 置 为 干 道 模 式 SWX-C2950(config-if)# switchport trunk encap dot1q // 配 置 干 道 接 口 的 帧 封 装 为 dot1q, 干 道 两 端 的 帧 封 装 必 须 一 致 (SW2-C3550 配 置 类 似 ) VLAN 之 间 的 路 由 配 置 备 注 : 可 放 置 于 路 由 器 配 置 实 验 之 后 学 习 1. 首 先 给 路 由 器 的 所 有 接 口 分 配 IP 地 址 使 用 Router 的 子 接 口 连 接 Router, 并 enable E0 接 口, 然 后 用 创 建 三 个 子 接 口 :.1.2 和.3 Router1(config)# int E0 Router1(config-if)# no shutdown Router1(config-if)# exit Router1(config)# int E0.1 Router1(config-subif)# ip addr Router1(config-subif)# exit Router1(config)# int E0.2 Router1(config-subif)# ip addr

40 Router1(config-subif)# end 2. 连 接 Router 并 配 置 接 口 E0.1 的 VLAN 为 vlan2. E0.2 的 VLAN 为 vlan3: Router1(config)# int E0 Router1(config-if)# no shutdown Router1(config-if)# exit Router1(config)# int E0.1 Router1(config-if)# encap dot1q 2 Router1(config-if)# exit Router1(config)# int E0.2 Router1(config-if)# encap dot1q 3 Router1(config)# no shutdown 35

41 4.2 路 由 器 配 置 网 络 拓 朴 图 S0 S1 S0 E S S E E E S E 路 由 器 型 号 :2505 特 点 :2 个 S 口 ( 串 口 ),1 个 E 口 ( 以 太 网 接 口 ) 所 有 的 S0 端 口 作 为 DCE,S1 端 口 作 为 DTE 36

42 4.2.2 实 验 目 标 分 别 为 各 路 由 器 配 置 RIP OSPF 协 议, 使 得 PC1 PC2 PC3 可 以 互 访 对 Router 1 配 置 ACL, 使 得 PC1 无 法 访 问 其 它 网 段 对 Router 1 重 新 配 置 ACL, 使 得 PC1 只 是 无 法 对 PC2 网 段 的 FTP 服 务 访 问 RIP 协 议 和 OSPF 协 议 配 置 RIP 协 议 的 配 置 1) 配 置 路 由 器 基 本 参 数 路 由 器 Router1 的 配 置 Router> Router>enable // 进 入 超 级 用 户 模 式 Router#conf t // 进 入 全 局 配 置 模 式 Router(config)#interface e0 // 指 定 以 太 网 串 口 E0 Router(config-if)#ip address // 配 置 E0 接 口 地 址 Router(config-if)#no shut // 打 开 E0 接 口 Router(config-if) #int s0 // 配 置 E1 接 口 Router(config-if)#ip address Router(config-if)#cl ra // 设 置 时 钟 频 率 37

43 Router(config-if)#no shut Router(config-if)#end // 退 出 端 口 配 置 Router#show ip route // 查 看 路 由 设 置 路 由 器 Router2 的 配 置 Router> Router>enable // 进 入 超 级 用 户 模 式 Router#conf t // 进 入 全 局 配 置 模 式 Router(config)#interface S1 // 指 定 以 太 网 串 口 S1 Router(config-if)#ip address // 配 置 S1 接 口 地 址 Router(config-if)#no shut // 打 开 S1 接 口 Router(config)#interface S0 // 指 定 以 太 网 串 口 S0 Router(config-if)#ip address // 配 置 S0 接 口 地 址 Router(config-if)#cl ra // 将 路 由 器 Router2 设 置 为 DCE // 并 设 置 时 钟 频 率 Router(config-if)#no shut // 打 开 E0 接 口 Router(config-if) #int e0 // 配 置 E0 接 口 Router(config-if)#ip address Router(config-if)#no shut Router(config-if)#end // 退 出 端 口 配 置 Router#show ip route // 查 看 路 由 设 置 路 由 器 Router3 的 配 置 Router> Router>enable // 进 入 超 级 用 户 模 式 Router#conf t // 进 入 全 局 配 置 模 式 Router(config)#interface e0 // 指 定 以 太 网 串 口 E0 Router(config-if)#ip address // 配 置 E0 接 口 地 址 Router(config-if)#no shut // 打 开 E0 接 口 Router(config-if) #int s1 // 配 置 S1 接 口 38

44 Router(config-if)#ip address Router(config-if)#no shut Router(config-if)#end // 退 出 端 口 配 置 Router#show ip route // 查 看 路 由 设 置 Router# 2)RIP 协 议 配 置 在 路 由 器 Router1 上 配 置 RIP 协 议 Router#conf t // 进 入 全 局 配 置 模 式 Router(config)#router rip Router(config-router)#network Router(config-router)#network Router(config-router)#end 在 路 由 器 Router2 上 配 置 RIP 协 议 Router#conf t // 进 入 全 局 配 置 模 式 Router(config)#router rip Router(config-router)#network Router(config-router)#network Router(config-router)#network Router(config-router)#end 在 路 由 器 Router3 上 配 置 RIP 协 议 Router#conf t Router(config)#router rip // 进 入 全 局 配 置 模 式 39

45 Router(config-router)#network Router(config-router)#network Router(config-router)#end 3) 配 置 PC 机 基 本 参 数 分 别 在 PC1,PC2,PC3 的 命 令 提 示 符 下 输 入 :winipcfg C:>winipcfg 按 要 求 进 行 IP 地 址 和 网 关 设 置 OSPF 协 议 的 配 置 在 路 由 器 Router1 上 配 置 OSPF 协 议 Router#conf t // 进 入 全 局 配 置 模 式 Router(config)#router ospf 1 // 选 择 ospf 协 议 Router(config-router)#network area 0 // 是 翻 转 掩 码,0 和 1 设 置 刚 好 和 子 网 掩 码 相 反 Router(config-router)#network area 0 Router(config-router)#end Router#copy run startup 在 路 由 器 Router2 上 配 置 OSPF 协 议 Router#conf t // 进 入 全 局 配 置 模 式 Router(config)#router ospf 50 // 选 择 ospf 协 议, 进 程 40

46 号 为 50 Router(config-router)#network area 0 Router(config-router)#network area 0 Router(config-router)#network area 0 Router#copy run startup Router(config-router)#end 在 路 由 器 Router3 上 配 置 OSPF 协 议 Router#conf t // 进 入 全 局 配 置 模 式 Router(config)#router ospf 51 Router(config-router)#network area 0 Router(config-router)#network area 0 Router(config-router)#end ACL 配 置 在 路 由 器 Router1 上 建 立 访 问 控 制 列 表, 使 得 PC1 无 法 访 问 其 它 网 段 Router#conf t Router(config)#access-list 10 deny host Router1(config-if)#access-list 10 permit any Router1(config-if)#interface e0 Router1(config-if)#ip access-group 10 in 41

47 在 路 由 器 Router1 上 重 新 建 立 访 问 控 制 列 表, 使 得 PC1 只 无 法 访 问 PC2 所 在 的 网 段 的 FTP 服 务 Router#conf t Router(config)#access-group 11 deny any host eq telnet Router(config)#access-group 11 permit any Router1(config-if)#interface e0 Router1(config-if)#ip access-group 11 in 4.3 简 单 的 排 错 使 用 Ping 测 试 连 接 Ping 命 令 有 助 于 验 证 IP 级 的 连 通 性 进 行 故 障 排 除 时, 可 以 使 用 ping 向 目 标 主 机 名 或 IP 地 址 发 送 ICMP 回 显 请 求 需 要 验 证 主 机 能 否 连 接 到 TCP/IP 网 络 和 网 络 资 源 时, 使 用 ping 命 令 也 可 以 使 用 ping 命 令 将 网 络 硬 件 问 题 和 不 兼 容 配 置 隔 离 开 来 使 用 格 式 :ping [-t] [-a] [-n count] [-l size] 参 数 介 绍 : -t 让 用 户 所 在 的 主 机 不 断 向 目 标 主 机 发 送 数 据 -a 以 IP 地 址 格 式 来 显 示 目 标 主 机 的 网 络 地 址 -n count 指 定 要 ping 多 少 次, 具 体 次 数 由 后 面 的 count 来 指 定 42

48 -l size 指 定 发 送 到 目 标 主 机 的 数 据 包 的 大 小 使 用 ipconfig/all 查 看 配 置 在 进 行 网 络 问 题 排 除 时, 先 检 查 出 现 问 题 的 计 算 机 上 的 TCP/IP 配 置 可 以 使 用 ipconfig 命 令 获 得 主 机 配 置 信 息, 包 括 IP 地 址 子 网 掩 码 和 默 认 网 关 tracert 主 要 功 能 : 判 定 数 据 包 到 达 目 的 主 机 所 经 过 的 路 径 显 示 数 据 包 经 过 的 中 继 节 点 清 单 和 到 达 时 间 参 数 介 绍 : -d 不 解 析 目 标 主 机 的 名 字 -h maximum_hops 指 定 搜 索 到 目 标 地 址 的 最 大 跳 跃 数 -j host_list 按 照 主 机 列 表 中 的 地 址 释 放 源 路 由 - w timeout 指 定 超 时 时 间 间 隔, 程 序 默 认 的 时 间 单 位 是 毫 秒 在 进 行 故 障 排 除 时, 可 使 用 该 命 令 确 定 数 据 包 在 网 络 上 的 停 止 位 置 43

49 实 验 二 Socket 编 程 ii

50 第 一 章 实 验 目 标 和 内 容 1.1 实 验 目 的 了 解 应 用 层 和 运 输 层 的 作 用 及 相 关 协 议 的 工 作 原 理 和 机 制 掌 握 SOCKET 编 程 的 基 本 方 法 1.2 实 验 环 境 Windows 操 作 系 统 C C++ Java 编 程 开 发 环 境 ( 任 选 ) 1.3 实 验 要 求 必 须 基 于 Socket 编 程, 不 能 直 接 借 用 任 何 现 成 的 组 件 提 交 实 验 设 计 报 告 和 源 代 码 ; 实 验 设 计 报 告 必 须 包 括 程 序 流 程, 源 代 码 必 须 加 详 细 注 释 基 于 自 己 的 实 验 设 计 报 告, 通 过 实 验 课 的 上 机 试 验, 在 Turbo C 2.0( 或 者 Visual C 或 者 Java) 编 程 环 境 下 将 源 代 码 编 译 成 功, 运 行 演 示 给 实 验 指 导 教 师 检 查 44

51 1.4 实 验 内 容 本 实 验 有 三 个 题 目, 你 可 以 任 选 其 中 一 个 题 目 完 成 实 验 任 务 各 题 目 均 按 难 度 分 为 五 级, 其 中 第 一 级 为 基 本 级, 第 五 级 为 最 难 级, 一 旦 选 定 题 目, 你 需 依 次 完 成 该 题 目 各 个 级 别 的 实 验 题 目 一 : 编 写 一 个 FTP 客 户 端, 要 求 如 下 : 第 一 级 : 能 够 指 定 FTP 服 务 器 的 IP 地 址 和 端 口 号 能 够 支 持 主 动 (PORT) 和 被 动 (PASV) 两 种 模 式 连 接 FTP 服 务 器 支 持 匿 名 登 录 和 用 户 名 / 口 令 登 录 二 种 身 份 验 证 能 够 实 现 目 标 FTP 服 务 器 上 的 目 录 浏 览 / 切 换 能 够 在 下 载 / 上 传 前 指 定 下 载 源 目 录 和 上 传 目 标 目 录 实 现 单 线 程 下 载 / 上 传 单 个 文 件 能 够 主 动 断 开 连 接 可 采 用 控 制 台 或 图 形 用 户 界 面 2 种 方 式 第 二 级 : 能 够 在 一 个 界 面 中 实 现 单 线 程 下 载 / 上 传 单 个 文 件 能 够 在 下 载 / 上 传 前 指 定 下 载 目 标 目 录 和 上 传 源 目 录 具 备 下 载 / 上 传 文 件 队 列 机 制 45

52 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 好 性 第 三 级 : 提 供 下 载 和 上 传 进 度 指 示 及 完 成 指 示 具 备 对 已 下 载 完 的 文 件 进 行 校 验 的 能 力 具 备 连 接 中 断 后 能 自 动 重 新 建 立 连 接 的 能 力 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 好 性 第 四 级 : 具 备 本 机 目 录 浏 览 功 能 支 持 上 传 下 载 鼠 标 拖 放 功 能 支 持 断 点 续 传 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 好 性 第 五 级 : 支 持 多 线 程 同 时 下 载 多 个 文 件 ( 多 个 文 件 可 能 来 自 于 同 一 服 务 器 也 可 能 来 自 于 不 同 的 服 务 器 ) 每 个 线 程 均 提 供 下 载 和 上 传 进 度 指 示 及 完 成 指 示 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 好 性 说 明 : 额 外 功 能 的 实 现, 将 视 具 体 情 况 予 以 一 定 加 分 46

53 题 目 二 : 编 写 邮 件 客 户 端, 要 求 如 下 : 第 一 级 : 实 现 一 个 基 本 的 文 本 编 辑 器, 能 支 持 邮 件 的 撰 写 和 保 存 为 草 稿 支 持 目 录 结 构, 能 对 邮 件 进 行 分 类, 并 提 供 基 本 的 收 件 箱 发 件 箱 草 稿 箱 垃 圾 箱 等 文 件 夹 支 持 邮 件 帐 号 的 配 置 与 存 储 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 好 性 第 二 级 : 支 持 将 邮 件 服 务 器 上 的 邮 件 完 全 下 载 到 本 地 并 显 示 支 持 邮 件 下 载 时 选 择 帐 号 管 理 器 中 的 邮 件 服 务 器 支 持 接 收 进 度 指 示 和 接 收 完 成 指 示 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 第 三 级 : 好 性 支 持 邮 件 下 载 仅 下 载 邮 件 头, 并 能 根 据 需 要 实 时 下 载 邮 件 全 部 内 容 支 持 服 务 器 上 邮 件 下 载 完 成 后 对 邮 件 是 否 删 除 的 操 作 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 47

54 好 性 第 四 级 : 支 持 普 通 文 本 邮 件 的 发 送 可 选 择 发 送 用 帐 号 并 可 编 辑 发 送 用 帐 号 支 持 发 送 进 度 指 示 和 发 送 完 成 指 示 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 好 性 第 五 级 : 支 持 HTML RTF 格 式 邮 件 的 撰 写 和 发 送 支 持 邮 件 发 送 时 添 加 附 件 支 持 抄 写 和 密 送 功 能 支 持 邮 件 的 回 复 / 转 发 功 能 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 好 性 说 明 : 额 外 功 能 的 实 现, 将 视 具 体 情 况 予 以 一 定 加 分 题 目 三 : 编 写 一 个 支 持 多 线 程 处 理 的 Web 服 务 服 务 端 软 件, 要 求 如 下 : 第 一 级 : 可 配 置 Web 服 务 器 的 IP 地 址 监 听 端 口 和 主 目 录 制 作 一 个 主 页 放 置 在 主 目 录 中, 并 配 置 Web 服 务 器 的 IP 地 址 监 听 端 口 和 主 目 录 48

55 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 第 二 级 : 友 好 性 选 择 合 适 的 Socket 编 程 模 型, 创 建 套 接 字, 监 听 所 配 置 的 监 听 端 口 支 持 服 务 的 启 动 和 关 闭 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 第 三 级 : 友 好 性 支 持 多 线 程, 能 够 针 对 每 一 个 新 的 请 求 创 建 新 的 线 程 在 服 务 器 端 的 屏 幕 上 输 出 每 一 个 请 求 的 来 源 (IP 地 址 端 口 号 和 HTTP 请 求 命 令 行 ) 支 持 一 定 的 异 常 情 况 处 理 能 力 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 好 性 第 四 级 : 能 够 处 理 HTTP 请 求 以 及 定 位 相 应 的 HTML 文 件 向 客 户 端 发 送 响 应 报 文 对 于 无 法 成 功 定 位 文 件 的 请 求, 根 据 错 误 原 因, 作 相 应 错 误 提 示 在 服 务 器 端 的 屏 幕 上 能 够 输 出 对 每 一 个 请 求 处 理 的 结 49

56 果 具 备 完 成 所 需 功 能 的 基 本 图 形 用 户 界 面 (GUI), 并 具 友 好 性 第 五 级 : 支 持 多 种 类 型 文 件 ( 如 TXT 和 JPG 等 ) 的 发 送 具 备 简 洁 方 便 的 GUI 界 面 说 明 : 额 外 功 能 的 实 现, 将 视 具 体 情 况 予 以 一 定 加 分 50

57 第 二 章 Windows Socket 1.1 编 程 简 介 2.1 Socket 套 接 字 介 绍 网 络 应 用 程 序 是 由 通 信 进 程 对 组 成, 每 对 互 相 通 信 的 应 用 程 序 进 程 互 相 发 送 报 文, 他 们 之 间 的 通 信 必 须 通 过 下 面 的 网 络 来 进 行 为 了 将 应 用 程 序 和 底 层 的 网 络 通 信 协 议 屏 蔽 开 来, 采 用 套 接 字 (Socket) 这 样 一 个 抽 象 概 念 来 作 为 应 用 程 序 和 底 层 网 络 之 间 的 应 用 程 序 编 程 接 口 (API) 因 为 网 络 应 用 程 序 是 进 程 之 间 的 通 信, 为 了 唯 一 的 标 识 通 信 对 等 方 的 通 信 进 程, 套 接 字 必 须 包 含 2 种 信 息 :(1) 通 信 对 等 方 的 网 络 地 址 (2) 通 信 对 等 方 的 进 程 号, 通 常 叫 端 口 号 就 像 Unix 操 作 系 统 下 有 一 套 实 现 TCP/IP 网 络 通 信 协 议 的 开 发 接 口 :BSD Sockets 一 样, 在 Windows 操 作 系 统 下, 也 提 供 了 一 套 网 络 通 信 协 议 的 开 发 接 口, 称 为 Windows Sockets 或 简 称 Winsock Winsock 是 通 过 动 态 链 接 库 的 方 式 提 供 给 软 件 开 发 者, 而 且 从 Windows 95 以 后 已 经 被 集 成 到 了 Windows 操 作 系 统 中 Winsock 主 要 经 历 了 2 个 版 本 :Winsock 1.1 和 Winsock 2.0 Winsock 2.0 是 Winsock 1.1 的 扩 展, 它 向 下 完 全 兼 容 Winsock 同 时 包 括 了 16 位 和 32 位 的 编 程 接 口,16 位 的 Windows Socket 2 应 用 程 序 使 用 的 动 态 链 接 库 是 WINSOCK.DLL, 而 32 位 的 51

58 Windows Socket 应 用 程 序 使 用 WSOCK32.DLL(Winsock 1.1 版 ) 和 WS2_32.DLL(Winsock 2.0 版 ) 另 外, 使 用 Winsock API 时 要 包 含 头 文 件 winsock.h(winsock 1.1 版 ) 或 winsock2.h(winsock 2.0 版 ) 2.2 Socket 套 接 字 编 程 原 理 Socket 的 2 种 类 型 Socket 是 一 个 抽 象 概 念, 代 表 了 通 信 双 方 的 端 点 (Endpoint), 通 信 双 方 通 过 Socket 发 送 或 接 收 数 据 在 Winsock 里, 用 数 据 类 型 SOCKET 作 为 Windows Sockets 对 象 的 句 柄, 就 好 像 一 个 窗 口 的 句 柄 HWND 一 个 打 开 的 文 件 的 文 件 指 针 一 样 下 面 我 们 会 看 到, 在 Winsock API 的 许 多 函 数 里, 都 会 用 到 SOCKET 类 型 的 参 数 Socket 有 2 种 类 型 : 流 类 型 (Stream Sockets) 流 式 套 接 字 提 供 了 一 种 可 靠 的 面 向 连 接 的 数 据 传 输 方 法, 使 用 传 输 控 制 协 议 TCP 数 据 报 类 型 (Datagram Sockets) 数 据 报 套 接 字 提 供 了 一 种 不 可 靠 的 非 连 接 的 数 据 包 传 输 方 式, 使 用 用 户 数 据 报 协 议 UDP 52

59 2.2.2 Socket I/O 的 2 种 模 式 一 个 SOCKET 句 柄 可 以 看 成 代 表 了 一 个 I/O 设 备 在 Windows Sockets 里, 有 2 种 I/O 模 式 : 阻 塞 式 I/O(blocking I/O) 在 阻 塞 方 式 下, 收 发 数 据 的 函 数 在 调 用 后 一 直 要 到 传 送 完 毕 或 者 出 错 才 能 完 成, 在 阻 塞 期 间, 除 了 等 待 网 络 操 作 的 完 成 不 能 进 行 任 何 操 作 阻 塞 式 I/O 是 一 个 Winsock API 函 数 的 缺 省 行 为 非 阻 塞 式 I/O(non-blocking I/O) 对 于 非 阻 塞 方 式,Winsock API 函 数 被 调 用 后 立 即 返 回 ; 当 网 络 操 作 完 成 后, 由 Winsock 给 应 用 程 序 发 送 消 息 (Socket Notifications) 通 知 操 作 完 成, 这 时 应 用 程 序 可 以 根 据 发 送 的 消 息 中 的 参 数 对 消 息 做 出 响 应 Winsock 提 供 了 2 种 异 步 接 受 数 据 的 方 法 : 一 种 方 法 是 使 用 BSD 类 型 的 函 数 select(), 另 外 一 种 方 法 是 使 用 Winsock 提 供 的 专 用 函 数 WSAAsyncSelect() 使 用 数 据 报 套 接 字 首 先, 客 户 机 和 服 务 器 都 要 创 建 一 个 数 据 报 套 接 字 接 着, 服 务 器 调 用 bind() 函 数 给 套 接 字 分 配 一 个 公 认 的 端 口 一 旦 服 务 器 将 公 认 的 端 口 分 配 给 了 套 接 字, 客 户 机 和 服 务 器 都 能 使 用 sendto() 和 53

60 revfron() 来 传 递 数 据 报 通 信 完 毕 调 用 closesocket() 来 关 闭 套 接 字 流 程 如 图 2.1 所 示 : 客 户 服 务 器 WSAStartup() 初 始 化 Winsock WSAStartup() 初 始 化 Winsock socket() 创 建 会 话 SOCKET socket() 创 建 会 话 SOCKET bind() 一 个 端 口 recvfrom() 和 sendto() recvfrom() 和 sendto() closesocket() 关 闭 SOCKET closesocket() 关 闭 SOCKET 图 2.1 面 向 无 连 接 的 数 据 报 方 式 过 程 使 用 流 式 套 接 字 由 于 流 式 套 接 字 使 用 的 是 基 于 连 接 的 协 议, 所 以 你 必 须 首 先 建 立 连 接, 而 后 才 能 从 数 据 流 中 读 出 数 据, 而 不 是 从 一 个 数 据 报 或 一 个 记 录 中 读 出 数 据, 其 流 程 如 图 2.2 所 示 54

61 服 务 器 端 客 户 端 WSAStartup() 初 始 化 Winsock WSAStartup() 初 始 化 Winsock socket() 创 建 一 个 监 听 SOCKET socket() 创 建 一 个 会 话 SOCKET bind() 监 听 SOCKET bind() 会 话 SOCKET listen() 设 置 等 待 连 接 状 态 connect() 与 server 连 接 accept() 连 接 并 生 成 会 话 SOCKET 调 用 send() 和 recv() 进 行 会 话 send() 和 recv() 进 行 会 话 调 用 closesocket() 关 闭 SOCKET closesocket() 关 闭 SOCKET 图 2.2 面 向 连 接 的 流 方 式 过 程 55

62 第 三 章 套 接 字 部 分 库 函 数 列 表 3.1 WSAStartup() 函 数 原 型 int WSAStartup (WORD wversionrequested, LPWSADATA lpwsadata ); 参 数 wversionrequested [in] 表 示 欲 使 用 的 Windows Sockets API 版 本 ; 这 是 个 WORD 类 型 的 整 数, 高 字 节 定 义 的 是 次 版 本 号, 低 字 节 定 义 的 是 主 版 本 号 lpwsadata [in] 指 向 WSAData 资 料 的 指 针 WSAData 是 结 构 数 据 类 型, 描 述 了 关 于 Windows Sockecs 底 层 实 现 的 相 关 信 息 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 0, 失 败 则 返 回 如 下 错 误 代 码 : WSASYSNOTREADY: 底 层 网 络 子 系 统 没 有 准 备 好 WSAVERNOTSUPPORTED : Winsock 版 本 信 息 号 不 支 持 WSAEINPROGRESS: 阻 塞 式 Winsock1.1 存 在 于 进 程 中 WSAEPROCLIM: 已 经 达 到 Winsock 使 用 量 的 上 限 WSAEFAULT: lpwsadata 不 是 一 个 有 效 的 指 针 56

63 函 数 功 能 这 个 函 数 是 应 用 程 序 应 该 第 一 个 调 用 的 Winsock API 函 数, 以 完 成 一 系 列 初 始 化 的 工 作 相 关 数 据 结 构 WSADATA 的 定 义 如 下 : typedef struct WSAData WORD wversion; WORD whighversion; char szdescription[wsadescription_len+1]; char szsystemstatus[wsasys_status_len+1]; unsigned short imaxsockets; unsigned short imaxudpdg; char FAR * lpvendorinfo; WSADATA, FAR * LPWSADATA; 其 中, 各 结 构 成 员 的 含 义 为 : wversion 应 用 程 序 应 该 使 用 的 Winsock 版 本 号 whighversion DLL 所 支 持 的 最 高 版 本 号 通 常 应 该 等 于 wversion szdescription 以 0 结 尾 的 ASCII 字 符 串, 关 于 Winsock 底 层 实 现 的 描 述 信 息 szsystemstatus 57

64 以 0 结 尾 的 ASCII 字 符 串, 关 于 Winsock 底 层 状 态 或 者 配 置 信 息 imaxsockets 一 个 进 程 最 多 可 使 用 的 套 接 字 数, 仅 用 于 Winsock1.1,Winsock 2.0 应 该 忽 略 该 成 员 imaxudpdg 最 大 的 UDP 报 文 大 小, 仅 用 于 Winsock1.1,Winsock 2.0 应 该 忽 略 该 成 员 对 于 Winsock 2.0, 应 该 使 用 getsockopt 函 数 取 得 SO_MAX_MSG_SIZE lpvendorinfo Winsock 开 发 厂 商 信 息,, 仅 用 于 Winsock1.1,Winsock 2.0 应 该 忽 略 该 成 员 对 于 Winsock 2.0, 应 该 使 用 getsockopt 函 数 取 得 PVD_CONFIG 示 例 代 码 #include <winsock.h> // 对 于 Winsock 2, include <winsock2.h> WSADATA wsadata; int nrc = WSAStartup(0x0101, & wsadata); if(nrc) //Winsock 初 始 化 错 误 return; 58

65 if(wsadata.wversion!= 0x0101) // 版 本 支 持 不 够 // 报 告 错 误 给 用 户, 清 除 Winsock, 返 回 WSACleanup(); return; 3.2 socket() 函 数 原 型 SOCKET socket(int af, int type, int protocol); 参 数 af [in] 指 定 地 址 族 (address family), 一 般 填 AF_INET( 使 用 Internet 地 址 ) type [in] 指 定 SOCKET 的 类 型 :SOCK_STREAM ( 流 类 型 ), SOCK_DGRAM( 数 据 报 类 型 ) protocol [in] 指 定 af 参 数 指 定 的 地 址 族 所 使 用 的 具 体 一 个 协 议 建 议 设 59

66 为 0, 那 么 它 就 会 根 据 地 址 格 式 和 SOCKET 类 型, 自 动 为 你 选 择 一 个 合 适 的 协 议 另 外 2 个 常 用 的 值 为 :IPPROTO_UDP 和 IPPROTO_TCP 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 一 个 新 的 SOCKET, 失 败 则 返 回 INVALID_SOCKET 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 函 数 功 能 所 有 的 通 信 在 建 立 之 前 都 要 创 建 一 个 SOCKET 示 例 代 码 // 创 建 数 据 报 socket SCOKET udpsock = socket(af_inet, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); // 创 建 流 socket SCOKET tcpsock = socket(af_inet, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); 3.3 bind() 函 数 原 型 int bind(socket s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen); 参 数 s 60

67 [in] 一 个 需 要 绑 定 的 SOCKET, 例 如 用 socket 函 数 创 建 的 SOCKET name [in] 指 向 描 述 通 信 对 象 地 址 信 息 的 结 构 体 sockaddr 的 指 针 在 该 结 构 体 中 可 以 指 定 地 址 族 ( 一 般 为 AF_INET) 主 机 的 地 址 和 端 口 通 常 把 主 机 地 址 指 定 为 INADDR_ANY( 一 个 主 机 可 能 有 多 个 网 卡 ) namelen [in] name 指 针 指 向 的 结 构 体 的 长 度 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 0, 失 败 则 返 回 SOCKET_ERROR 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 函 数 功 能 成 功 地 创 建 了 一 个 SOCKET 后, 用 bind 函 数 将 SOCKET 和 主 机 地 址 绑 定 相 关 数 据 结 构 struct sockaddr u_short sa_family; char sa_data[14]; ; sa_family 地 址 族, 比 如 AF_INET,2 个 字 节 大 小 sa_data 61

68 用 来 存 放 地 址 和 端 口,14 个 字 节 大 小 sockaddr 结 构 是 一 个 通 用 的 结 构 ( 因 为 Winsock 支 持 的 协 议 族 不 只 是 TCP/IP) 对 TCP/IP 协 议, 用 如 下 结 构 来 定 义 地 址 和 端 口 struct sockaddr_in short sin_family; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8]; ; sin_family 地 址 族, 设 为 AF_INET sin_port 端 口 号 如 果 端 口 号 为 0,Winsock 会 自 动 为 应 用 程 序 分 配 一 个 值 在 间 的 一 个 端 口 号, 所 以 客 户 端 一 般 把 sin_port 设 为 0 sin_addr 为 in_addr 结 构 类 型, 用 来 指 定 IP 地 址 通 常 把 主 机 地 址 指 定 为 INADDR_ANY( 一 个 主 机 可 能 有 多 个 网 卡 ) 结 构 in_addr 下 面 介 绍 sin_zero 8 字 节 的 数 组, 值 全 为 0 这 个 8 个 字 节 用 来 填 充 结 构 sockaddr_in, 使 其 大 小 等 于 结 构 sockaddr(16 字 节 ) 结 构 in_addr 用 来 指 定 IP 地 址, 其 定 义 为 : struct in_addr 62

69 ; union struct u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; S_un_b; struct u_short s_w1,s_w2; S_un_w; u_long S_addr; S_un; 对 于 IP 地 址 ,sockaddr_in 结 构 中 的 sin_addr 可 以 这 样 赋 值 : sin_addr. S_un.S_un_b. s_b1 = 10; sin_addr. S_un.S_un_b. s_b2 = 14; sin_addr. S_un.S_un_b. s_b3 = 25; sin_addr. S_un.S_un_b. s_b4 = 90; 或 者 sin_addr. S_un. S_un_w. s_w1 = (14<<8) 10; sin_addr. S_un. S_un_w. s_w2 = (90<<8) 25; 或 者 sin_addr. S_un. S_addr = (90<<24) (25<<16) (14<<8) 10; 或 者 sin_addr. S_un. S_addr = inet_addr( ); 这 里 的 inet_addr 函 数 可 以 将 字 符 串 形 式 的 IP 地 址 转 换 为 unsigned long 形 式 的 值 示 例 代 码 63

70 SOCKET sservsock; sockaddr_in addr; // 创 建 socket sservsock = socket(af_inet, SOCK_STREAM, 0); addr.sin_family = AF_INET; //htons 和 htonl 函 数 把 主 机 字 节 顺 序 转 换 为 网 络 字 节 顺 序, 分 别 用 于 // 短 整 型 和 长 整 型 数 据 addr.sin_port = htons(5050); addr.sin_addr.s_un.s_addr = htonl(inaddr_any); // LPSOCKADDR 类 型 转 换 是 必 须 的 int nrc = bind(sservsock, (LPSOCKADDR)&addr, sizeof(addr) ); 3.4 listen() 函 数 原 型 int listen (SOCKET s, int backlog); 参 数 s [in] 一 个 已 经 绑 定 但 未 连 接 的 SOCKET 64

71 backlog [in] 等 待 连 接 的 队 列 的 长 度, 可 取 SOMAXCONN 如 果 某 个 客 户 程 序 要 求 连 接 的 时 候, 服 务 器 已 经 与 其 他 客 户 程 序 连 接, 则 后 来 的 连 接 请 求 会 放 在 等 待 队 列 中, 等 待 服 务 器 空 闲 时 再 与 之 连 接 当 等 待 队 列 达 到 最 大 长 度 (backlog 指 定 的 值 ) 时, 再 来 的 连 接 请 求 都 将 被 拒 绝 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 0, 失 败 则 返 回 SOCKET_ERROR 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 函 数 功 能 对 于 服 务 器 的 程 序, 当 申 请 到 SOCKET, 并 将 通 信 对 象 指 定 为 INADDR_ANY 之 后, 就 应 该 等 待 一 个 客 户 机 的 程 序 来 要 求 连 接, listen 函 数 就 是 把 一 个 SOCKET 设 置 为 这 个 状 态 3.5 accept() 函 数 原 型 SOCKET accept (SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr, int FAR* addrlen ); 参 数 s [in] 一 个 已 经 处 于 listen 状 态 的 SOCKET 65

72 addr [out] 指 向 sockaddr 结 构 体 的 指 针, 里 面 包 含 了 客 户 端 的 地 址 和 端 口 addrlen [out] int 型 指 针, 指 向 的 内 容 为 addr 指 针 指 向 的 结 构 体 的 长 度 返 回 值 如 果 函 数 执 行 成 功, 会 建 立 并 返 回 一 个 新 的 SOCKET 来 与 对 方 通 信, 新 建 的 SOCKET 与 原 来 的 SOCKET( 函 数 的 第 一 个 参 数 s) 有 相 同 的 特 性, 包 括 端 口 号 原 来 的 SOCKET 继 续 等 待 其 他 的 连 接 请 求 而 新 生 成 的 SOCKET 才 是 与 客 户 端 通 信 的 实 际 SOCKET 所 以 一 般 将 参 数 中 的 SOCKET 称 作 监 听 SOCKET, 它 只 负 责 接 受 连 接, 不 负 责 通 话 ; 而 对 于 函 数 返 回 的 SOCKET, 把 它 称 作 会 话 SOCKET, 它 负 责 与 客 户 端 通 话 如 果 失 败 则 返 回 INVALID_SOCKET 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 函 数 功 能 accept 函 数 从 等 待 连 接 的 队 列 中 取 第 一 个 连 接 请 求, 并 且 创 建 一 个 新 的 SOCKET 来 负 责 与 客 户 端 会 话 示 例 代 码 SOCKET sservsock; sockaddr_in addr; // 服 务 器 监 听 socket 66

73 int nsockerr; int nnumconns = 0; SOCKET sconns[5]; // 当 前 请 求 连 接 数 // 会 话 SOCKET 数 组 sockaddr ConnAddrs[5];// 请 求 连 接 的 客 户 端 地 址 int naddrlen; // 创 建 服 务 器 监 听 socket sservsock = socket(af_inet, SOCK_STREAM, 0); addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(5050); addr.sin_addr.s_un.s_addr = htonl(inaddr_any); if( bind(sservsock,(lpsockaddr)&addr,sizeof(addr)) == SOCKET_ERROR ) nsockerr = WSAGetLastError(); // 绑 定 出 错 处 理 // 监 听 客 户 端 请 求 连 接 if( listen(sservsock, 2) == SOCKET_ERROR) nsockerr = WSAGetLastError(); 67

74 // 出 错 处 理 while( nnumconns < 5) // 每 当 收 到 客 户 端 连 接 请 求, 创 建 新 的 会 话 SOCKET, 保 存 在 / //sconns 数 组 中 // 客 户 端 地 址 保 存 在 ConnAddrs 数 组 中 sconns[nnumconns] = accept(sservsock, ConnAddrs[nNumConns], &naddrlen); if(sconns[nnumconns] == INVALID_SOCKET) nsockerr = WSAGetLastError(); // 创 建 会 话 SOCKET 出 错 处 理 else // 创 建 会 话 SOCKET 成 功, 启 动 新 的 线 程 与 客 户 端 会 话 StartNewHandlerThread(sConns[nNumConns]); // 当 前 请 求 连 接 数 +1 nnumconns ++; 68

75 3.6 connect() 函 数 原 型 int connect (SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen ); 参 数 s [in] 一 个 未 连 接 SOCKET, 一 般 是 由 socket 函 数 建 立 的 name [in] 同 bind 函 数 namelen [in] 同 bind 函 数 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 0, 失 败 则 返 回 SOCKET_ERROR 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 函 数 功 能 向 对 方 主 动 提 出 连 接 请 求 3.7 send() 函 数 原 型 69

76 int send (SOCKET s, char * buf, int len,int flags); 参 数 s [in] 一 个 已 经 连 接 的 SOCKET buf [in] 指 向 要 传 输 的 数 据 的 缓 冲 区 的 指 针 len [in] buf 的 长 度 flags [in] 指 定 函 数 调 用 的 方 式 一 般 取 0 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 发 送 的 字 节 数 ( 可 能 小 于 len), 失 败 则 返 回 SOCKET_ERROR 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 函 数 功 能 通 过 已 经 连 接 的 SOCKET 发 送 数 据 3.8 recv() 函 数 原 型 int recv (SOCKET s, char * buf, int len,int flags); 参 数 70

77 s [in] 一 个 已 经 连 接 的 SOCKET buf [out] 指 向 接 收 数 据 的 缓 冲 区 的 指 针 len [in] buf 的 长 度 flags [in] 指 定 函 数 调 用 的 方 式 一 般 取 0 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 接 收 到 数 据 的 字 节 数 如 果 失 败 则 返 回 SOCKET_ERROR 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 函 数 功 能 通 过 已 经 连 接 的 SOCKET 接 收 数 据 当 读 到 的 数 据 字 节 少 于 规 定 接 受 的 数 目 (len) 时, 就 把 数 据 全 部 接 收, 并 返 回 实 际 接 收 到 的 字 节 数 ; 当 读 到 的 数 据 多 于 规 定 的 值 时, 在 流 方 式 下 剩 余 的 数 据 由 下 个 recv 读 出, 在 数 据 报 方 式 下 多 余 的 数 据 被 丢 弃 3.9 sendto() 函 数 原 型 71

78 int sendto (SOCKET s, char * buf, int len,int flags, struct sockaddr_in * to, int tolen); 参 数 s [in] 一 个 SOCKET( 可 能 已 连 接 ) buf [in] 指 向 要 传 输 的 数 据 的 缓 冲 区 的 指 针 len [in] buf 的 长 度 flags [in] 指 定 函 数 调 用 的 方 式 一 般 取 0 to [in] 指 向 目 标 地 址 结 构 体 的 指 针 tolen [in] 目 标 地 址 结 构 体 的 长 度 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 发 送 的 字 节 数 ( 可 能 小 于 len), 失 败 则 返 回 SOCKET_ERROR 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 函 数 功 能 该 函 数 一 般 用 于 通 过 无 连 接 的 SOCKET 发 送 数 据 报 文, 报 文 的 接 受 者 由 to 参 数 指 定 72

79 3.10 recvfrom() 函 数 原 型 int recvfrom (SOCKET s, char * buf, int len,int flags, struct sockaddr_in * from, int * fromlen); 参 数 s [in] 一 个 已 经 绑 定 的 SOCKET buf [out] 指 向 接 收 数 据 的 缓 冲 区 的 指 针 len [in] buf 的 长 度 flags [in] 指 定 函 数 调 用 的 方 式 一 般 取 0 from [out] 指 向 源 地 址 结 构 体 的 指 针 fromlen [in/out] 源 地 址 结 构 体 的 长 度 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 发 送 的 字 节 数 ( 可 能 小 于 len), 失 败 则 返 回 SOCKET_ERROR 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 73

80 函 数 功 能 该 函 数 一 般 用 于 通 过 无 连 接 的 SOCKET 接 收 数 据 报 文, 报 文 的 发 送 者 由 from 参 数 指 定 3.11 closesocket() 函 数 原 型 int closesocket (SOCKET s,); 参 数 s [in] 要 关 闭 的 SOCKET 返 回 值 函 数 执 行 成 功 返 回 0, 失 败 则 返 回 SOCKET_ERROR 这 时 可 以 调 用 WSAGetLastError 函 数 取 得 具 体 的 错 误 代 码 函 数 功 能 关 闭 指 定 的 SOCKET 74

81 第 四 章 Windows Socket 2 的 扩 展 特 性 4.1 Winsock 2.0 简 介 Winsock 1.1 原 先 设 计 的 时 候 把 API 限 定 在 TCP/IP 的 范 畴 里, 它 不 象 Berkerly 模 型 那 样 支 持 多 种 协 议 而 Winsock 2.0 正 规 化 了 一 些 其 它 的 协 议 ( 如 ATM IPX/SPX 和 DECNet 协 议 ) 的 API Winsock 2.0 之 所 以 能 支 持 多 种 协 议, 是 因 为 Winsock 2.0 在 Windows Sockets DLL 和 底 层 协 议 栈 之 间 定 义 了 一 个 SPI(Service Provider Interface) 接 口, 这 样, 通 过 一 个 Windows Sockets DLL 可 以 同 时 访 问 底 层 不 同 厂 商 的 协 议 栈 Winsock 2.0 不 仅 允 许 多 种 协 议 栈 的 并 存, 而 且 从 理 论 上 讲, 它 还 允 许 创 造 一 个 与 网 络 协 议 无 关 的 应 用 程 序 Winsock 2.0 可 以 基 于 服 务 的 需 要 透 明 地 选 择 协 议, 应 用 程 序 可 以 适 用 于 不 同 的 网 络 名 和 网 络 地 址 Winsock 2.0 还 扩 展 了 它 的 API 函 数 集, 当 然 Winsock 2.0 是 向 下 兼 容 的, 可 以 把 Winsock 1.1 的 代 码 原 封 不 动 地 用 在 Winsock 2.0 中 75

82 4.2 Winsock 2.0 新 特 性 下 面 列 出 了 一 些 Winsock 2.0 的 重 要 新 特 性 : 多 重 协 议 支 持 :SPI 接 口 使 得 新 的 协 议 可 以 被 支 持 传 输 协 议 独 立 : 根 据 服 务 提 供 不 同 的 协 议 多 重 命 名 空 间 : 根 据 需 要 的 服 务 和 解 析 的 主 机 名 选 择 协 议 分 散 和 聚 集 : 从 多 个 缓 冲 区 接 受 和 发 送 数 据 重 叠 I/O 和 事 件 对 象 : 增 强 吞 吐 量 服 务 质 量 (Qos): 协 商 和 跟 踪 网 络 带 宽 条 件 接 受 : 可 以 选 择 性 地 决 定 是 否 接 受 连 接 Socket 共 享 : 多 个 进 程 可 以 共 享 一 个 SOKCKET 句 柄 4.3 Winsock 2.0 新 增 函 数 下 面 列 出 了 一 些 Winsock 2.0 的 重 要 新 增 函 数 : WSAAccept():accept() 函 数 的 扩 展 版 本, 支 持 条 件 接 受 和 套 接 字 分 组 WASCloseEvent(): 释 放 一 个 时 间 对 象 WSAConnect():connect() 函 数 的 扩 展 版 本, 支 持 连 接 数 据 交 换 和 Qos 规 范 WSACreatEvent(): 创 建 一 个 事 件 对 象 76

83 WSADuplicateSocket(): 为 一 个 共 享 套 接 字 创 建 一 个 新 的 套 接 字 WSAEnumNetworkEvents(): 检 查 是 否 有 网 络 事 件 发 生 WSAEnumProtocols(): 得 到 每 个 可 用 的 协 议 的 信 息 WSAEventSelect(): 把 一 个 网 络 事 件 和 一 个 事 件 对 象 连 接 WSAGetOverlappedResu(): 得 到 重 叠 操 作 的 完 成 状 态 WSAHtonl():htonl() 函 数 的 扩 展 版 本 WSAHtons():htons() 函 数 的 扩 展 版 本 WSAIoctl():ioctlsocket() 函 数 允 许 重 叠 操 作 的 扩 展 版 本 WSANtohl():ntohl() 函 数 的 扩 展 版 本 WSANtohs():ntohs() 函 数 的 扩 展 版 本 WSARecv():recv() 的 扩 展 版 本, 支 持 分 散 / 聚 集 / 重 叠 I/O WSARecvDisconnect(): 终 止 套 接 字 的 接 受 操 作 WSARecvFrom():recvfrom() 的 扩 展 版 本, 支 持 分 散 / 聚 集 / 重 叠 I/O WSAResetEvent(): 重 新 初 始 化 事 件 对 象 WSASend():send() 的 扩 展 版 本, 支 持 分 散 / 聚 集 / 重 叠 I/O WSARecvDisconnect(): 终 止 套 接 字 的 接 受 操 作 WSASendDisconnect(): 终 止 套 接 字 的 发 送 操 作 WSASendTo():sendto() 的 扩 展 版 本, 支 持 分 散 / 聚 集 / 重 叠 I/O 77

84 WSASetEvent(): 设 置 事 件 对 象 WSASocket():socket() 函 数 的 扩 展 版 本 它 以 一 个 PROTOCOL_INFO 结 构 作 为 输 入 参 数, 并 且 允 许 创 建 重 叠 套 接 字, 还 允 许 创 建 套 接 字 组 WSAWaitForMultipleEvents(): 阻 塞 多 个 事 件 对 象 关 于 这 些 函 数 的 具 体 细 节, 请 查 阅 MSDN 78

85 第 五 章 MFC Socket 编 程 MFC 类 中 有 二 个 类 能 支 持 Socket 编 程 :CAsynSocket 类 和 CSocket 类 5.1 CAsynSocket CAsynSocket 类 封 装 了 Windows Socket 的 API, 因 此 我 们 可 以 用 面 向 对 象 的 方 法 调 用 Sokcet 这 个 类 中, 必 须 自 己 处 理 阻 塞 和 Unicode 与 其 他 字 节 集 的 字 节 顺 序 转 换, 因 此 CAsynSocket 类 对 Windows Socket 的 API 的 封 装 是 在 教 低 层 次 上 进 行 从 该 类 的 名 字 可 以 就 看 出,CAsynSocket 类 提 供 了 异 步 通 信 编 程 模 式 : 在 默 认 状 态 下 由 该 类 创 建 的 套 接 字 是 非 阻 塞 的 套 接 字, 在 这 个 非 阻 塞 套 接 字 上 进 行 的 包 括 接 受 数 据 和 建 立 连 接 等 在 内 所 有 操 作 也 都 是 非 阻 塞 的 对 于 异 步 通 信 编 程 ( 非 阻 塞 式 Socket), 该 类 将 网 络 事 件 加 入 到 Windows 的 消 息 循 环 机 制 当 中, 使 得 用 户 能 像 响 应 普 通 的 键 盘 鼠 标 窗 口 重 画 等 事 件 一 样 来 响 应 网 络 事 件, 如 收 到 连 接 请 求 有 数 据 到 来 等 由 于 在 CAsynSocket 类 是 由 OnAccept() OnReceive() 等 虚 函 数 来 响 应 各 种 网 络 事 件 的, 因 此 需 要 在 编 程 时 对 这 些 虚 函 数 进 行 重 载, 以 完 成 具 体 的 功 能 这 就 需 要 从 CAsynSocket 类 派 生 一 个 继 承 类, 并 在 该 派 生 类 中 进 行 程 序 设 计 79

86 5.1.1 CAsynSocket 类 的 组 成 CAsynSocket 类 的 属 性 函 数 如 表 5-1 所 示 属 性 函 数 名 Deatch FromHandle GetLastError GetPeerName GetSockName GetSockOpt SetSockOpt 功 能 解 除 一 个 CAsynSocket 对 象 和 连 接 到 该 对 象 的 Socket 句 柄 的 连 接 给 定 一 个 Socket 句 柄, 返 回 这 个 句 柄 所 指 向 的 CAsynSocket 对 象 返 回 上 次 操 作 的 错 误 状 态 得 到 和 该 CAsynSocket 对 象 相 连 接 的 对 方 Socket 的 地 址 得 到 该 CAsynSocket 对 象 中 Socket 自 身 的 地 址 得 到 当 前 Socket 的 状 态 设 置 当 前 Socket 的 状 态 表 5-1 CAsynSocket 类 的 属 性 函 数 表 CAsynSocket 类 的 操 作 函 数 如 表 5-2 所 示 Accept AsynSelect Bind Close Connect IOCtl 操 作 函 数 名 功 能 接 收 连 接 请 求 请 求 网 络 事 件 通 知 把 本 地 地 址 关 联 到 Socket 上 关 闭 当 前 Socket 与 对 方 Socket 连 接 控 制 Socket 模 式 80

87 Listen Receive ReceiveFrom Send SendTo 监 听 连 接 请 求 从 Socket 接 收 数 据 接 收 一 个 数 据 报 并 存 储 源 地 址 发 送 数 据 到 Socket 发 送 数 据 到 一 个 具 体 的 地 址 表 5-2 CAsynSocket 类 的 操 作 函 数 表 CAsynSocket 类 的 可 重 载 的 消 息 响 应 函 数 如 表 5-3 所 示 操 作 函 数 名 OnAccept OnClose OnConnect OnOutofBandData OnReceive OnSend 功 能 通 知 监 听 Socket, 一 个 请 求 到 来 通 知 Socket, 连 接 已 关 闭 通 知 正 在 连 接 的 Socket, 连 接 尝 试 已 完 成, 连 接 可 能 成 功 或 失 败 通 知 Socket, 有 带 外 数 据 到 来 通 知 Socket 有 数 据 到 来, 可 以 调 用 Receive 去 接 收 数 据 通 知 Socket 可 以 调 用 Send 发 送 数 据 表 5-3 CAsynSocket 类 可 重 载 的 消 息 响 应 函 数 表 最 后,CAsynSocket 类 有 个 数 据 成 员 m_hsocket, 表 示 与 CAsynSocket 对 象 关 联 的 Socket 句 柄 这 里 列 出 的 CAsynSocket 类 的 成 员 函 数 没 有 给 出 详 细 的 参 数 类 型 和 返 回 值, 是 因 为 CAsynSocket 类 封 装 了 Windows Socket 的 API, 这 些 成 员 函 数 的 功 能 基 本 上 和 Windows Socket 的 API 中 对 应 的 函 数 一 致 成 员 函 数 的 详 细 信 息 请 参 考 Microsoft MSDN 81

88 5.1.2 CAsynSocket 编 程 模 型 创 建 和 使 用 CAsynSocket 的 步 骤 如 下 : (1) 调 用 AfxSocketInit() 初 始 化 if(afxsocketinit()==false) AfxMessageBox( Error! ); (2) 从 CAsynSocket 派 生 一 个 类, 如 CSessionSocket (3) 构 造 一 个 CSessionSocket 对 象, 并 且 使 用 该 对 象 创 造 一 个 Socket 句 柄 CSessionSocketsock; // 在 堆 栈 中 创 建 对 象 sock.create(); / 使 用 缺 省 参 数, 创 建 一 个 流 式 Socket 或 者 CAsynSocket *psocket; // 在 堆 区 中 创 建 对 象 int nport = 27; psocket->create(nport, SOCK_DGRAM);// 创 建 一 个 数 据 报 Socket (4) 如 果 是 客 户 端 Socket, 则 直 接 调 用 CAsynSocket::Connect 函 数 与 服 务 器 相 连 如 果 是 服 务 器 端 Socket, 则 调 用 CAsynSocket::Listen 函 数 去 监 听 连 接 一 旦 有 连 接 请 求 到 来, 就 可 以 调 用 CAsynSocket::Accept 函 数 去 构 造 一 个 连 接 Socket (5) 等 待 网 络 事 件 的 发 生 当 事 件 到 来 时, 在 事 件 处 理 函 数 里 进 行 处 理, 例 如 如 用 CAsynSocket 封 装 的 函 数 进 行 数 据 传 输 (6) 调 用 Close 函 数 结 束 连 接 具 体 例 子 请 参 见 第 八 章 代 码 82

89 5.2 CSocket CSocket 继 承 于 CAsynSocket, 是 Windows Socket API 的 高 层 抽 象 CSocket 通 常 和 CSocketFile 和 CArchive 类 混 合 使 用, 这 二 个 类 负 责 数 据 的 发 送 和 接 收 除 了 继 承 CAsynSocket 的 函 数 成 员 外,CSocket 最 重 要 的 特 性 是 通 过 CArchive CSocketFile 来 发 送 接 收 数 据, 从 而 将 编 程 人 员 和 Socket 的 繁 琐 细 节 屏 蔽 开 来 你 需 要 做 的 只 是 创 建 Socket CArchive 对 象 CSocketFile 对 象 并 将 它 们 关 联 起 来, 然 后 你 只 是 从 CArchive 对 象 中 读 取 数 据 或 向 CArchive 对 象 写 数 据 三 个 类 之 间 的 关 系 如 图 5-1 所 示 图 5-1 CArchive CSocketFile CSocket 之 间 的 关 系 图 83

90 5.2.1 CArchive 类 CArchive 类 允 许 你 将 一 个 内 存 中 的 对 象 序 列 化 到 永 久 存 储 的 介 质 中 去 当 要 创 建 一 个 CArchive 对 象 时, 必 须 先 创 建 一 个 CSocketFile 对 象 并 将 其 关 联 到 CArchive 对 象 ( 事 先 创 建 好 的 CSocketFile 对 象 的 指 针 作 为 CArchive 的 构 造 函 数 的 第 一 个 参 数 ) CArchive 类 主 要 的 输 入 输 出 函 数 如 表 5-4 所 示 operator >> operator >> Read Write WriteString ReadString 函 数 名 功 能 输 入 带 类 型 的 数 据 输 出 带 类 型 的 数 据 输 入 原 始 字 节 输 出 原 始 字 节 一 次 输 入 一 行 字 符 一 次 输 出 一 行 字 符 表 5-4 CArchive 类 主 要 的 输 入 输 出 函 数 表 CArchive 类 主 要 的 状 态 函 数 如 表 5-5 所 示 GetFile IsLoading IsStoring IsBufferempty 函 数 名 功 能 得 到 CScoketFile 对 象 的 指 针 Archive 对 象 是 否 处 在 输 入 状 态 Archive 对 象 是 否 处 在 输 出 状 态 缓 冲 区 是 否 空 表 5-5 CArchive 类 主 要 的 状 态 函 数 表 84

91 5.2.2 CSocketFile 类 CSocketFile 类 从 CFile 类 继 承 而 来, 因 此 它 的 成 员 函 数 请 参 考 MSDN 中 CFile 类 的 文 档 这 里 仅 介 绍 如 何 将 一 个 Socket 和 一 个 CSocketFile 对 象 关 联 起 来, 这 通 过 将 一 个 CSocket 对 象 的 指 针 传 递 给 CSocketFile 的 构 造 函 数 来 完 成 CSocketFile 的 构 造 函 数 的 详 细 说 明 请 参 考 MSDN 文 档 CSocket 的 编 程 模 型 创 建 和 使 用 CSocket 的 前 面 步 骤 和 CAsynSocket 完 全 一 样 ( 因 为 CSocket 就 是 从 CAsynSocket 继 承 而 来 ) 区 别 就 在 当 创 建 好 CSocket 对 象 后, 你 要 将 CSocket 对 象 和 CSocketFile 对 象 关 联 起 来, 然 后 再 将 CSocketFile 对 象 和 CArchive 对 象 关 联 起 来 这 里 必 须 要 特 别 注 意 的 是, 如 果 你 创 建 的 是 一 个 数 据 报 CSocket 对 象, 则 CSocketFile 对 象 不 能 再 和 CArchive 对 象 关 联 了 换 句 话 说, 只 有 和 流 式 CSocket 对 象 关 联 的 CSocketFile 对 象 才 能 进 一 步 和 CArchive 对 象 关 联 一 旦 关 联 成 功, 我 们 只 需 要 从 CSocketFile 对 象 或 CArchive 对 象 输 入 或 输 出 数 据 而 不 用 去 考 虑 Socket 接 收 或 发 送 数 据 的 细 节 这 个 时 候, 我 们 从 网 络 输 入 数 据 或 从 向 网 络 上 发 送 数 据 和 我 们 对 一 个 普 通 外 设 ( 如 文 件 ) 进 行 输 入 输 出 操 作 所 使 用 的 函 数 完 全 是 一 样 的 下 面 一 段 示 例 代 码 说 明 了 如 何 把 CSocket 类 和 CArchive 85

92 CSocketFile 类 关 联 起 来 : (1) 将 通 过 socket 发 送 和 接 受 的 消 息 封 装 在 一 个 可 序 列 化 的 类 中 //CMessg 类 用 来 封 装 通 过 socket 发 送 和 接 受 的 消 息 // 通 过 从 CObject 类 继 承 来 的 序 列 化 机 制 来 实 现 // CMessg 的 声 明 :CMessg.h class CMessg : public CObject protected: DECLARE_DYNCREATE(CMessg) // 序 列 化 机 制 所 需 要 的 宏 public: CMessg(); // Attributes public: CString m_strtext; // 发 送 或 接 受 的 消 息 // Operations public: void Init(); // 初 始 化 函 数 // Implementation 86

93 public: virtual ~CMessg(); // 重 载 该 函 数 以 实 现 序 列 化 IO virtual void Serialize(CArchive& ar); #ifdef _DEBUG virtual void AssertValid() const; // 调 试 用 函 数 virtual void Dump(CDumpContext& dc) const; // 调 试 用 函 数 #endif ; //CMessg 实 现 :CMessg.cpp #include "CMessg.h" IMPLEMENT_DYNCREATE(CMessg, CObject)// 必 须 的 宏 CMessg::CMessg() Init(); CMessg::~CMessg() void CMessg::Init() m_strtext = _T(""); // CMsg serialization void CMessg::Serialize(CArchive& ar) if (ar.isstoring()) ar << m_strtext; else ar >> m_strtext; 87

94 // 调 试 用 #ifdef _DEBUG void CMessg::AssertValid() const CObject::AssertValid(); void CMessg::Dump(CDumpContext& dc) const CObject::Dump(dc); #endif //_DEBUG (2) 将 Socket 与 CArchive 关 联 // 创 建 一 个 Socket CSessionSocket *psocket = new CSessionSocket(); // 将 Socket 与 CSocketFile 关 联 CSokcetFile *psocketfile = new CSocketFile(pSocket); // 将 CSocketFile 与 CArchive 关 联 CArchive *pin = new CArchive(pSocketFile,CArchive::load);// 输 入 用 CArchive *pout = new CArchive(pSocketFile,CArchive::store);// 输 出 用 88

95 (3) 发 送 数 据 CMessg msg; msg.m_strtext = Hello,World ;// 要 发 送 的 字 符 串 msg.serialize(*pout); pout->flush(); (4) 接 受 数 据 CMessg temp; temp.serialize(*pin); cout << temp.m_strtext; // 打 印 出 所 接 受 的 字 符 串 5.3 MFC 中 的 多 线 程 在 MFC 中 线 程 分 为 二 种 : 工 作 者 线 程 (Worker thread) 和 用 户 界 面 线 程 (UI thread) 二 者 的 区 别 在 于 : 工 作 者 线 程 是 没 有 消 息 队 列 和 消 息 循 环 机 制 的, 而 用 户 界 面 线 程 则 有 自 己 的 消 息 队 列 和 消 息 循 环, 因 此 可 以 在 用 户 界 面 线 程 里 和 主 线 程 一 样 处 理 各 种 消 息 如 键 盘 鼠 标 消 息 等 通 常 的 做 法 是 在 主 线 程 里 处 理 用 户 界 面 产 生 的 各 种 消 息, 在 工 作 者 线 程 里 处 理 各 种 耗 时 的 或 阻 塞 式 的 IO 动 作, 比 如 从 Socket 中 接 受 和 发 送 数 据 ( 如 阻 塞 式 的 send() 调 用 或 recv() 调 用 ) 等 这 里 要 注 意 的 是 :MSDN 建 议 最 好 在 辅 助 工 作 者 线 程 里 使 用 阻 塞 式 Socket, 因 为 如 果 在 工 作 者 线 程 里 使 用 异 步 ( 非 阻 塞 式 )Socket, 89

96 则 意 味 着 你 必 须 要 在 工 作 者 线 程 里 等 待 事 件 通 知 消 息, 而 工 作 者 线 程 是 没 有 任 何 消 息 机 制 的 因 此, 在 这 里 建 议 如 果 要 使 用 多 线 程, 则 在 辅 助 工 作 者 线 程 不 要 使 用 CAsynSocket 类, 而 使 用 阻 塞 式 Socket 不 幸 的 是, 微 软 没 有 提 供 阻 塞 式 Socket 类, 因 此 在 这 种 情 况 下 最 好 自 己 将 Winsock API 函 数 封 装 成 阻 塞 式 Socket 类 在 Visual C 技 术 内 幕 里 有 完 整 的 自 己 封 装 的 阻 塞 式 Socket 类 CBlockingSocket 的 代 码 示 例 以 及 如 何 利 用 该 类 实 现 多 线 程 的 Web 服 务 器 的 代 码 示 例 MFC 提 供 了 全 局 函 数 AfxBeginThread 来 创 建 工 作 者 线 程, 该 函 数 原 型 如 下 : CWinThread * AfxBeginThread( AFX_THREADPROC pfnthreadproc LPVOID pparam, int npriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL, UINT nstacksize=0, DWORD dwcreateflags = 0, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsecurityattrs = NULL); 参 数 pfnthreadproc: 新 线 程 启 动 后 要 执 行 的 线 程 函 数 指 针 线 程 函 数 的 原 型 必 须 为 : UINT ThreadFunc(LPVOID n) pparam: 90

97 传 递 给 新 线 程 函 数 的 参 数 的 指 针, 类 型 为 void * npriority: 新 线 程 的 优 先 级, 缺 省 为 THREAD_PRIORITY_NORMAL nstacksize: 新 线 程 堆 栈 的 大 小, 缺 省 ( 参 数 值 0) 为 默 认 大 小 dwcreateflags: 此 值 必 须 为 0( 新 线 程 立 刻 执 行 ) 或 CREATE_SUSPENDED( 新 线 程 立 刻 被 挂 起 ) lpsecurityattrs: 新 线 程 的 安 全 属 性 返 回 值 如 果 失 败, 返 回 NULL, 否 则 返 回 一 个 CWinThread 对 象 指 针 下 面 的 代 码 给 出 了 线 程 创 建 的 示 例 CWinApp theapp; using namespace std; // 线 程 函 数 的 原 型 必 须 是 UINT ThreadFunc(LPVOID n); UINT ThreadFunc(LPVOID n) 91

98 for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d",n); return 0; int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[]) int nretcode = 0; CWinThread *pthread[5]; // initialize MFC and print and error on failure if (!AfxWinInit(::GetModuleHandle(NULL), NULL, ::GetCommandLine(), 0)) cerr << _T("Fatal Error: MFC initialization failed") << endl; nretcode = 1; else for(int i = 0; i < 5; i++) pthread[i] = AfxBeginThread( ThreadFunc, 92

99 (LPVOID)i, THREAD_PRIORITY_NORMAL, 0, CREATE_SUSPENDED); // 线 程 先 挂 起 ASSERT(pThread[i]); // 防 止 pthread[i] 被 自 动 删 除 pthread[i]->m_bautodelete = FALSE; pthread[i]->resumethread();// 这 时 才 启 动 线 程 printf("\nthread launched %d\n",i); // 这 里 是 为 了 等 待 子 线 程 的 结 束, // 以 免 发 生 子 线 程 还 没 结 束 而 主 线 程 已 结 束 的 现 象 for(int i = 0; i < 5; i++) // 因 为 pthread[i] 不 会 被 自 动 删 除, // 因 此 这 时 调 用 WaitForSingleObject 函 数 是 安 全 的 WaitForSingleObject(pThread[i]->m_hThread,INFINITE); delete pthread[i]; return nretcode; 93

100 在 上 面 这 段 代 码 中, 有 几 点 必 须 注 意 : 1. 在 创 建 线 程 时 dwcreateflags 参 数 设 为 CREATE_SUSPENDED, 以 便 我 们 有 机 会 在 线 程 启 动 前 能 对 线 程 的 属 性 做 适 当 的 设 置 2.CWinThread 对 象 的 m_bautodelete 设 为 FALSE, 防 止 线 程 结 束 后 CWinThread 对 象 被 主 线 程 自 动 删 除 3. 为 了 防 止 在 子 线 程 还 未 结 束 而 主 线 程 已 经 结 束 ( 线 程 的 执 行 顺 序 是 无 法 确 定 的, 当 主 线 程 先 于 子 线 程 结 束 时, 主 线 程 会 强 行 结 束 所 有 的 子 线 程 ), 我 们 在 主 线 程 中 调 用 WaitForSingleObject 等 待 所 有 的 子 线 程 结 束 关 于 MFC 的 多 线 程 就 介 绍 这 么 多, 因 为 MFC 中 的 多 线 程 实 在 是 一 个 庞 大 的 主 题, 关 于 线 程 间 的 同 步 如 何 安 全 访 问 共 享 区 等 主 题, 请 参 阅 MSDN 或 Win32 多 线 程 程 序 设 计 一 书 94

101 第 六 章 Java Socket 编 程 6.1 Java 中 多 线 程 Java 中 创 建 线 程 的 方 法 有 : 扩 展 Thread 类 和 实 现 Runnable 接 口 扩 展 Thread 类 Java 中 的 Thread 类 包 含 了 创 建 线 程 的 构 造 方 法, 以 及 控 制 线 程 的 很 多 有 用 方 法 要 创 建 并 运 行 一 个 线 程, 首 先 要 定 义 Thread 的 一 个 扩 展 类 自 定 义 的 线 程 类 必 须 覆 盖 run() 方 法 该 方 法 告 诉 如 何 执 行 线 程 最 后 在 线 程 上 创 建 一 个 运 行 对 象 // 自 定 义 线 程 类 public class MyThread extends Thread // 构 造 函 数 public MyThread() // 覆 盖 run() 方 法 public void run() // 启 动 子 线 程 的 类 public class SomeClass // 在 某 个 方 法 里 启 动 线 程 public SomeMethod() // 创 建 线 程 MyThread thread = new MyThread(); // 启 动 线 程 thread.start(); 图 6-1 图 6-1 描 述 了 由 Thread 类 扩 展 的 线 程 类 的 主 要 元 素, 并 且 说 明 了 95