ｃ　网络编程书目推荐

时间: 2024-01-17 14:04:37 浏览: 220

Linux网络编程.pdf

### Linux网络编程知识点详解 #### 一、网络编程概览 **1.1 网络的历史** - **概述：** 网络的历史追溯到20世纪60年代末，随着ARPANET（Advanced Research Projects Agency Network）的建立而拉开序幕。 - **重要性：** ARPANET作为互联网的前身，奠定了现代网络通信的基础。 - **关键节点：** - **1969年：** ARPANET首次成功地进行了两个节点间的连接。 - **1970年代：** TCP/IP协议的提出与发展。 - **1980年代：** 商业网络服务提供商的出现。 - **1990年代至今：** 互联网商业化，全球信息爆炸。 **1.2 OSI模型** - **定义：** 开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Model），由国际标准化组织（ISO）提出，用于理解网络通信过程的标准框架。 - **层级划分：** 分为七层，每层都有特定的功能。 - **物理层（第1层）：** 定义了物理接口、电气特性等。 - **数据链路层（第2层）：** 提供节点间数据传输的可靠性。 - **网络层（第3层）：** 负责路由选择，确保数据包正确到达目的地。 - **传输层（第4层）：** 提供端到端的数据传输服务。 - **会话层（第5层）：** 建立和管理会话。 - **表示层（第6层）：** 数据加密解密、压缩解压等功能。 - **应用层（第7层）：** 向用户提供访问网络服务的接口。 **1.3 Internet体系模型** - **简介：** 相较于OSI模型，Internet体系模型更偏向实际应用。 - **主要层级：** - **应用层：** 如HTTP、FTP等协议。 - **传输层：** 主要有TCP和UDP。 - **网络层：** IP协议为核心。 - **链路层：** 如以太网协议。 **1.4 客户/服务器模型** - **定义：** 在计算机网络中，一种典型的通信模式，其中一方提供服务（服务器），另一方请求服务（客户端）。 - **特点：** - **明确的角色划分：** 客户端发起请求，服务器响应请求。 - **双向通信：** 即便服务器通常处于被动等待状态，也可以通过客户端发出的请求进行交互。 - **资源集中化：** 服务器通常拥有更多的计算资源和存储空间。 **1.5 UNIX的历史** - **1.4.1 Unix诞生前的故事** - **背景：** 20世纪60年代末，AT&T的贝尔实验室与GE合作开发Multics操作系统。 - **转折点：** 项目复杂度超出预期，AT&T决定退出。 - **1.4.2 UNIX的诞生** - **时间：** 1969年。 - **开发者：** 肯·汤普森（Ken Thompson）和丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）。 - **平台：** PDP-7小型计算机。 - **1.4.3 1979 – UNIX第七版** - **里程碑：** 第七版UNIX引入了许多重要的改进和新功能。 - **影响：** 成为后来许多操作系统版本的基础。 - **1.4.4 UNIX仅仅是历史吗？** - **现状：** UNIX虽然不再像早期那样占据主导地位，但其设计理念和很多技术仍然被广泛应用于现代操作系统中。 **1.5 Linux的发展** - **1.5.1 Linux的发展历史** - **起源：** 1991年由芬兰学生林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）创建。 - **开源特性：** 采用GNU通用公共许可证发布。 - **1.5.2 什么叫GNU？** - **全称：** GNU是“GNU's Not Unix”的递归缩写。 - **宗旨：** 创建一套完全自由的操作系统。 - **1.5.3 Linux的特色** - **开放源代码：** 允许任何人查看、修改和分发其源代码。 - **广泛的硬件支持：** 支持多种处理器架构。 - **强大的社区支持：** 拥有庞大的开发者和用户社区。 - **1.5.4 硬件需求** - **灵活性高：** 可以安装在低配置的旧PC上，也能运行在最新的服务器上。 - **1.5.5 Linux可用的软件** - **种类丰富：** 从办公软件到专业应用，应有尽有。 - **1.5.6 为什么选择Linux？** - **安全性：** 较少遭受病毒攻击。 - **稳定性：** 长时间运行无需重启。 - **成本效益：** 大部分Linux发行版免费提供。 **1.6 Linux和Unix的发展** - **关系：** Linux受到UNIX的影响很大，但在法律上并不是UNIX的一个分支。 - **不同点：** - **许可协议：** Linux遵循GPL，而UNIX则通常是商业许可。 - **实现细节：** 尽管两者都遵循POSIX标准，但具体实现上存在差异。 #### 二、UNIX/Linux模型 **2.1 UNIX/Linux基本结构** - **内核与外壳：** 内核负责系统核心功能，如内存管理、进程调度等；外壳（Shell）作为用户的交互界面。 - **文件系统：** 使用树形结构组织文件和目录。 **2.2 输入和输出** - **2.2.1 UNIX/Linux文件系统简介** - **层次结构：** 根目录（/）下展开的所有子目录和文件。 - **2.2.2 流和标准I/O库** - **流：** 文件描述符作为抽象层，简化文件操作。 - **标准I/O库：** 提供高级文件操作API。 **2.3 进程** - **概念：** 进程是正在执行的程序的实例。 - **创建：** 通过fork()或clone()系统调用来创建子进程。 - **运行：** 包括就绪、运行、阻塞等状态。 #### 三、进程控制 **3.1 进程的建立与运行** - **3.1.1 进程的概念** - **定义：** 进程是程序的一次执行过程。 - **状态：** 包括就绪态、运行态和等待态。 - **3.1.2 进程的建立** - **方法：** 通过fork()系统调用创建新进程。 - **参数传递：** 子进程继承父进程的文件描述符等资源。 - **3.1.3 进程的运行** - **调度：** 操作系统根据调度策略决定进程何时运行。 - **上下文切换：** 保存当前进程状态并加载另一个进程的状态。 **3.2 进程的控制操作** - **3.2.1 进程的终止** - **正常退出：** 通过exit()或_exit()函数。 - **异常终止：** 发生致命错误导致进程崩溃。 - **3.2.2 进程的同步** - **互斥锁：** 保护临界区资源不被并发访问。 - **条件变量：** 控制线程等待特定条件。 - **3.2.3 进程终止的特殊情况** - **孤儿进程：** 父进程先于子进程结束时，子进程成为孤儿进程。 - **僵尸进程：** 子进程结束但父进程尚未调用wait()回收资源。 **3.3 进程的属性** - **3.3.1 进程标识符** - **PID：** 进程ID，唯一标识进程。 - **PPID：** 父进程ID。 - **3.3.2 进程的组标识符** - **GID：** 组ID，用于权限控制。 - **3.3.3 进程环境** - **环境变量：** 影响进程行为的设置。 - **3.3.4 进程的当前目录** - **cwd：** 当前工作目录，进程默认的文件操作路径。 - **3.3.5 进程的有效标识符** - **EUID：** 有效用户ID，决定进程权限。 - **EGID：** 有效组ID。 - **3.3.6 进程的资源** - **内存使用：** 包括虚拟内存和物理内存。 - **文件描述符：** 访问文件和设备的接口。 - **3.3.7 进程的优先级** - **nice值：** 调整进程的优先级。 **3.4 守护进程** - **3.4.1 简介** - **定义：** 在后台运行的进程，通常用于执行系统任务。 - **3.4.2 守护进程的启动** - **方法：** 通过双fork()机制实现。 - **3.4.3 守护进程的错误输出** - **重定向：** 将日志输出到文件或丢弃。 - **3.4.4 守护进程的建立** - **步骤：** 初始化环境、改变工作目录、关闭文件描述符等。 **3.5 本章小结** - **总结：** 介绍了进程的基本概念、创建与控制方法、属性及守护进程的特点和创建过程。 #### 四、进程间通信 **4.1 进程间通信的一些基本概念** - **IPC：** 进程间通信（Inter-Process Communication）。 - **目的：** 共享数据、协调进程行为。 **4.2 信号** - **4.2.1 信号的处理** - **捕获：** 通过signal()函数注册处理函数。 - **忽略：** 不对信号做出反应。 - **默认动作：** 如SIGTERM默认会导致进程终止。 - **4.2.2 信号与系统调用的关系** - **中断：** 信号可以中断某些系统调用的执行。 - **4.2.3 信号的复位** - **SIG_DFL：** 恢复信号的默认行为。 - **SIG_IGN：** 忽略信号。 - **4.2.4 在进程间发送信号** - **kill()函数：** 向指定进程发送信号。 - **4.2.5 系统调用alarm()和pause()** - **alarm()：** 设置定时器，在指定秒数后向进程发送SIGALRM信号。 - **pause()：** 暂停当前进程直到接收到信号。 - **4.2.6 系统调用setjmp()和longjmp()** - **setjmp()：** 保存当前程序状态。 - **longjmp()：** 恢复之前通过setjmp()保存的状态。 **4.3 管道** - **4.3.1 用C来建立、使用管道** - **pipe()函数：** 创建匿名管道。 - **读写操作：** 使用read()和write()函数。 - **4.3.2 需要注意的问题** - **缓冲区大小限制：** 管道具有固定的缓冲区大小。 - **同步问题：** 管道两端进程之间的同步非常重要。 **4.4 有名管道** - **4.4.1 有名管道的创建** - **mkfifo()函数：** 创建有名管道。 - **4.4.2 有名管道的I/O使用** - **open()函数：** 打开有名管道进行读写操作。 - **4.4.3 未提到的关于有名管道的一些注意事项** - **权限控制：** 有名管道可以通过文件权限进行访问控制。 - **跨进程通信：** 支持多个进程之间的通信。 **4.5 文件和记录锁定** - **4.5.1 实例程序及其说明** - **flock()函数：** 文件锁操作。 - **fcntl()函数：** 记录锁操作。 - **4.5.2 锁定中的几个概念** - **共享锁：** 允许多个进程同时读取。 - **独占锁：** 只允许一个进程写入。 - **4.5.3 SystemV的咨询锁定** - **flock()函数：** 文件级别的锁。 - **4.5.4 BSD的咨询式锁定** - **fcntl()函数：** 更细粒度的锁。 - **4.5.5 前面两种锁定方式的比较** - **适用场景：** 根据实际需求选择不同的锁定方式。 - **4.5.6 Linux的其它上锁技术** - **pthread_mutex_t：** 多线程间的锁。 - **futexes：** 快速用户空间互斥锁。 **4.6 SystemV IPC** - **4.6.1 ipcs命令** - **查看：** 显示当前系统的IPC对象。 - **4.6.2 ipcrm命令** - **删除：** 移除IPC对象。 **4.7 消息队列（Message Queues）** - **4.7.1 有关的数据结构** - **msg_queue：** 消息队列结构体。 - **4.7.2 有关的函数** - **msgget()：** 创建消息队列。 - **msgsnd()：** 向消息队列发送消息。 - **msgrcv()：** 从消息队列接收消息。 - **4.7.3 消息队列实例——msgtool，一个交互式的消息队列使用工具** - **功能：** 发送和接收消息。 **4.8 信号量(Semaphores)** - **4.8.1 有关的数据结构** - **semaphore：** 信号量结构体。 - **4.8.2 有关的函数** - **semget()：** 创建信号量集。 - **semop()：** 操作信号量集。 - **4.8.3 信号量的实例——semtool，交互式的信号量使用工具** - **功能：** 增加和减少信号量的值。 **4.9 共享内存(Shared Memory)** - **4.9.1 有关的数据结构** - **shm_segment：** 共享内存段结构体。 - **4.9.2 有关的函数** - **shmget()：** 创建共享内存段。 - **shmat()：** 附加共享内存段。 - **shmdt()：** 分离共享内存段。 - **4.9.3 共享内存应用举例——shmtool,交互式的共享内存使用工具** - **功能：** 在共享内存中读写数据。 - **4.9.4 共享内存与信号量的结合使用** - **同步：** 信号量可以用于同步共享内存的访问。 #### 五、通信协议简介 **5.1 引言** - **定义：** 通信协议是规定两台设备之间如何通信的一组规则。 - **作用：** 确保数据的正确传输和解析。 **5.2 XNS（Xerox Network Systems）概述** - **5.2.1 XNS分层结构** - **应用层：** 提供应用程序接口。 - **传输层：** 提供可靠的数据传输服务。 - **网络层：** 负责数据包的路由。 - **链路层：** 负责数据帧的传输。 - **物理层：** 定义物理接口规范。 **5.3 IPX/SPX协议概述** - **5.3.1 网际包交换（IPX）** - **定义：** NetWare的核心协议之一。 - **特点：** 支持多种网络拓扑结构。 - **5.3.2 排序包交换（SPX）** - **定义：** 提供可靠的传输服务。 - **特点：** 类似于TCP，但针对局域网优化。 **5.4 NetBIOS概述** - **定义：** 早期局域网通信标准。 - **特点：** 主要用于Windows网络环境。 **5.5 AppleTalk概述** - **定义：** 苹果公司为Macintosh计算机设计的网络协议。 - **特点：** 自动配置和易于使用。 **5.6 TCP/IP概述** - **5.6.1 TCP/IP结构模型** - **四层模型：** 应用层、传输层、网络层、链路层。 - **5.6.2 Internet协议（IP）** - **IPv4：** 当前最广泛使用的版本。 - **IPv6：** 解决IPv4地址短缺问题的新版本。 - **5.6.3 传输控制协议（TCP）** - **面向连接：** 提供可靠的数据传输。 - **流量控制：** 防止接收方过载。 - **5.6.4 用户数据报文协议（UDP）** - **无连接：** 不保证数据包的可靠传输。 - **速度快：** 适用于实时应用。 **5.7 小结** - **总结：** 介绍了几种常见的网络通信协议，包括XNS、IPX/SPX、NetBIOS、AppleTalk以及TCP/IP模型。 #### 六、Berkeley套接字 **6.1 引言** - **定义：** Berkeley套接字（Berkeley sockets）是一种广泛使用的网络编程接口。 **6.2 概述** - **6.2.1 Socket的历史** - **起源：** 1983年由伯克利加州大学开发。 - **发展：** 成为了大多数现代操作系统的一部分。 - **6.2.2 Socket的功能** - **网络通信：** 为应用程序提供网络通信能力。 - **可移植性：** 在不同操作系统上具有统一的接口。 - **6.2.3 套接字的三种类型** - **流式套接字（SOCK_STREAM）：** 提供面向连接的服务，类似TCP。 - **数据报套接字（SOCK_DGRAM）：** 提供无连接服务，类似UDP。 - **原始套接字（SOCK_RAW）：** 允许直接访问底层协议。 **6.3 Linux支配的网络协议** - **6.3.1 什么是TCP/IP?** - **定义：** 传输控制协议/因特网协议，是互联网的核心协议。 **6.4 套接字地址** - **6.4.1 什么是Socket？** - **定义：** Socket是两个网络应用程序之间的通信端点。 - **6.4.2 Socket描述符** - **标识：** Socket由一个整数型的文件描述符标识。 - **6.4.3 一个简单的示例** - **步骤：** 1. 创建Socket。 2. 绑定本地地址。 3. 监听连接请求。 4. 接受连接。 5. 数据传输。 6. 关闭连接。通过以上知识点的详细介绍，我们可以了解到Linux网络编程涉及的范围非常广泛，从基本的网络理论到具体的编程实践，每一部分都有其独特的价值和技术要点。对于想要深入了解Linux网络编程的读者来说，这些知识点将提供坚实的基础和支持。

以下是一些经典的C语言网络编程书籍推荐： 1. 《UNIX网络编程卷1：套接字联网API》（作者：W. Richard Stevens）这本书是网络编程领域的经典之作，详细介绍了UNIX套接字API的使用方法和原理，是学习网络编程的必备参考书。 2. 《TCP/IP详解卷1：协议》（作者：W. Richard Stevens）这本书详细介绍了TCP/IP协议栈的各个层次，包括IP、ICMP、UDP、TCP等协议的原理和使用方法，对于理解网络编程的底层原理非常有帮助。 3. 《UNIX网络编程卷2：进程间通信》（作者：W. Richard Stevens）这本书是《UNIX网络编程》系列的第二卷，主要介绍了UNIX系统中进程间通信的各种方法，包括管道、FIFO、消息队列、信号量、共享内存等，对于理解进程间通信和网络编程有很大帮助。 4. 《Linux高性能服务器编程》（作者：游双）这本书主要介绍了Linux下高性能服务器的设计和实现方法，包括多进程、多线程、异步IO等技术，对于开发高性能网络应用非常有帮助。 5. 《UNIX网络编程卷3：多路复用IO》（作者：W. Richard Stevens）这本书是《UNIX网络编程》系列的第三卷，主要介绍了多路复用IO的原理和使用方法，包括select、poll、epoll等技术，对于开发高性能网络应用非常有帮助。

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