网络程序设计基础：传输层接口与编程模型

"第九章网络程序设计基础涵盖了传输层接口、面向连接编程模型以及面向无连接编程模型的概念。" 在计算机网络中，传输层是OSI模型的第四层，负责在不同网络设备之间提供可靠的或无连接的数据传输服务。本课件的第九章主要讲解了如何在这一层进行程序设计，特别是通过套接字接口来实现进程间的通信。 9.1 传输层接口 传输层接口，尤其是套接字（Socket），为应用程序提供了一种简单而抽象的通信方式。套接字不仅封装了底层网络协议的复杂性，还允许不同操作系统上的进程通过网络进行通信。其设计目标在于提供一种通用的方法，使得应用开发者无需关心具体的传输机制，如TCP或UDP，就能实现网络通信。 9.1.1 寻址 在网络通信中，寻址是至关重要的。每个参与通信的进程都需要知道对方的网络地址，这通常包括两部分：网络地址（如IP地址）和进程地址（如端口号）。在分层的网络架构中，IP地址标识主机，而端口号则标识主机上的特定进程。例如，在UNIX系统中，这些信息被封装在`sockaddr`结构体中，用于存储网络地址和端口信息。 9.1.2 套接字结构 在UNIX系统中，`sockaddr`结构体是一个通用的地址表示，而`sockaddr_in`结构体是针对IPv4的特定实现。它包含`sa_family_t`字段来指定地址族（如AF_INET代表IPv4），`in_port_t`字段用于存储端口号，`struct in_addr`字段存储IP地址，并且`sin_zero`用于填充和兼容性目的。 `socket()`系统调用是创建套接字的关键函数，它返回一个套接字描述符，该描述符后续可以用于绑定地址、监听连接请求或发送/接收数据。 9.2 面向连接的编程模型 面向连接的编程模型基于传输控制协议TCP，它提供的是面向连接、可靠的数据传输服务。TCP在数据传输前会建立连接（三次握手），在传输过程中保证数据的顺序和无丢失，最后通过四次挥手释放连接。面向连接的模型适用于需要高可靠性、顺序数据传输的应用，如HTTP、FTP等。 9.3 面向无连接的编程模型 面向无连接的编程模型基于用户数据报协议UDP，它不保证数据的顺序或可靠性，但具有更低的延迟和更高的效率。UDP适用于实时性要求高、对数据丢失容忍度较高的应用场景，如DNS查询、在线视频流等。 总结来说，本课件的第九章深入介绍了网络程序设计的基础，包括如何使用套接字进行进程间通信，以及如何根据需求选择面向连接或无连接的编程模型。这些知识对于理解和开发网络应用程序至关重要。