Linux網(wǎng)絡編程技術(shù)

第1篇　基礎知識篇

第1章　Linux操作系統(tǒng)概述　3
1.1　Linux操作系統(tǒng)簡介　4
1.1.1　Linux的來源　4
1.1.2　Linux的特征　5
1.2　常用的Linux命令　6
1.2.1　操作目錄和處理文件　6
1.2.2　正文編輯命令vi　9
1.2.3　進程處理　11
1.2.4　安全與權(quán)限設置　12
1.2.5　基本的網(wǎng)絡命令　14
1.2.6　聯(lián)機幫助　16
1.3　文件系統(tǒng)　17
1.3.1　Linux文件系統(tǒng)概述　18
1.3.2　Linux文件系統(tǒng)的組成　18
1.3.3　文件系統(tǒng)管理　20
1.3.4　虛擬文件系統(tǒng)VFS　22
1.3.5　文件系統(tǒng)的相關調(diào)用　25
1.3.6　安裝和卸載文件系統(tǒng)　27
1.4　Linux系統(tǒng)的安全性　29
1.4.1　安裝和啟動安全　29
1.4.2　用戶賬號與口令　30
1.4.3　文件與系統(tǒng)備份　31
1.4.4　網(wǎng)絡服務的安全　32
1.5　小結(jié)與練習　33
1.5.1　小結(jié)　33
1.5.2　習題與思考　33

第2章　TCP/IP協(xié)議　35
2.1　網(wǎng)絡傳輸分層　36
2.1.1　OSI參考模型　36
2.1.2　TCP/IP協(xié)議簇　37
2.2　IP協(xié)議　39
2.2.1　IP報文格式　40
2.2.2　IP地址　42
2.2.3　子網(wǎng)與網(wǎng)絡掩碼　44
2.2.4　IP路由　45
2.2.5　IP層的其他控制協(xié)議　46
2.3　差錯和控制報文協(xié)議ICMP　47
2.4　TCP協(xié)議　49
2.4.1　TCP傳輸原理　49
2.4.2　傳輸層端口　50
2.4.3　TCP格式　50
2.4.4　建立一個TCP連接　53
2.4.5　TCP序列號預測　53
2.5　UDP協(xié)議　54
2.5.1　UDP協(xié)議簡介　54
2.5.2　何時使用UDP協(xié)議　55
2.6　小結(jié)與練習　56
2.6.1　小結(jié)　56
2.6.2　習題與思考　56

第3章　網(wǎng)絡編程基礎　57
3.1　客戶端與服務器通信模型　58
3.2　套接字編程基礎　59
3.2.1　套接字簡介　59
3.2.1　套接字網(wǎng)絡編程原理　60
3.2.3　基本套接字函數(shù)　62
3.3　完整的讀寫函數(shù)　72
3.4　數(shù)據(jù)的傳遞　76
3.4.1　傳遞整形數(shù)據(jù)示例　76
3.4.2　傳遞字符串數(shù)據(jù)示例　81
3.4.3　數(shù)據(jù)傳遞的格式問題　85
3.5　小結(jié)與練習　85
3.5.1　小結(jié)　85
3.5.2　習題與思考　86

第4章　進程控制　87
4.1　進程的概念　88
4.1.1　程序與進程　88
4.1.2　進程控制塊PCB　89
4.1.3　進程的標志　89
4.1.4　多進程程序的特點　92
4.2　用fork創(chuàng)建進程　93
4.2.1　Linux系統(tǒng)描述進程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　93
4.2.2　fork調(diào)用完成的操作　94
4.2.3　子進程與父進程　95
4.2.4　一個fork調(diào)用的簡單實例　96
4.2.5　fork調(diào)用對文件的共享存取　97
4.3　和進程相關的系統(tǒng)調(diào)用　101
4.3.1　Linux系統(tǒng)調(diào)用簡介　101
4.3.2　exec系統(tǒng)調(diào)用　101
4.3.3　system函數(shù)調(diào)用　104
4.3.4　wait函數(shù)調(diào)用　104
4.3.5　waitpid函數(shù)調(diào)用　105
4.3.6　setpgrp函數(shù)調(diào)用　107
4.3.7　signal函數(shù)調(diào)用　107
4.3.8　kill函數(shù)調(diào)用　109
4.3.9　alarm系統(tǒng)調(diào)用　110
4.3.10　exit函數(shù)調(diào)用　111
4.4　守護進程　112
4.5　多進程編程的技巧　114
4.5.1　程序結(jié)構(gòu)問題　114
4.5.2　選擇主體分叉點　114
4.5.3　進程間關系處理　114
4.5.4　進程間通信問題　115
4.6　小結(jié)與練習　115
4.6.1　小結(jié)　115
4.6.2　習題與思考　115

第5章　域名系統(tǒng)與套接字選項　117
5.1　域名系統(tǒng)簡介　118
5.1.1　域名　119
5.1.2　名稱服務器　120
5.1.3　DNS客戶/服務器機制　120
5.2　域名和IP地址的獲取　121
5.2.1　通過域名獲得IP地址　121
5.2.2　通過IP地址獲取域名信息　123
5.2.3　獲取本地主機的域名地址　125
5.2.4　獲取套接字本地名和相連的端地址　126
5.2.5　internet地址操作的函數(shù)調(diào)用　129
5.3　端口號和服務名的獲取　130
5.3.1　通過服務名獲取端口號　130
5.3.2　通過端口號獲取服務名　131
5.4　其他網(wǎng)絡相關信息的獲取　132
5.4.1　getprotoent函數(shù)調(diào)用　132
5.4.2　getservent函數(shù)調(diào)用　134
5.5　套接字選項　136
5.4.1　函數(shù)getsockopt和setsockopt　136
5.4.2　通用套接字選項　137
5.4.3　函數(shù)fcntl和ioctl　141
5.5　小結(jié)與練習　142
5.5.1　小結(jié)　142
5.5.2　習題與思考　143

第6章　UDP數(shù)據(jù)報編程　145
6.1　UDP數(shù)據(jù)報編程概述　146
6.2　recvfrom和sendto函數(shù)　147
6.3　UDP服務器的工作特點　149
6.4　UDP客戶機的工作特點　152
6.5　UDP套接字的連接　156
6.5.1　UDP套接字如何建立連接　156
6.5.2　數(shù)據(jù)報發(fā)送后情況　158
6.5.3　連接的重設與取消　158
6.6　UDP應用程序示例　159
6.6.1　發(fā)送和接收指定的數(shù)據(jù)報實例　159
6.6.2　OICQ的實現(xiàn)原理　163
6.7　UDP編程的一些常見問題　166
6.7.1　UDP與TCP的比較　166
6.7.2　UDP缺乏流量控制　166
6.7.3　數(shù)據(jù)報的丟失問題　167
6.7.4　數(shù)據(jù)的排序問題　167
6.8　小結(jié)與練習　167
6.8.1　小結(jié)　167
6.8.2　習題與思考　168

第2篇　應用提高篇

第7章　進程間通信與同步　171
7.1　信號處理　172
7.1.1　信號的概念　172
7.1.2　Linux系統(tǒng)支持的信號集　172
7.1.3　信號的捕獲與處理　174
7.1.4　信號掩碼　176
7.1.5　sigaction系統(tǒng)調(diào)用　177
7.1.6　pause系統(tǒng)調(diào)用　179
7.2　管道　179
7.2.1　管道的概念　179
7.2.2　創(chuàng)建管道　180
7.2.3　其他相關的系統(tǒng)調(diào)用　181
7.3　消息隊列　183
7.3.1　消息隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　183
7.3.2　有關的系統(tǒng)調(diào)用　184
7.4　共享內(nèi)存　188
7.4.1　共享內(nèi)存的創(chuàng)建　189
7.4.2　有關的系統(tǒng)調(diào)用　191
7.5　信號量　194
7.5.1　信號量的基本概念　194
7.5.2　POSIX無名信號量　195
7.5.3　system V信號量　196
7.5.4　用信號量解決互斥問題　201
7.6　小結(jié)與練習　204
7.6.1　小結(jié)　204
7.6.2　習題與思考　205

第8章　高級套接字函數(shù)　207
8.1　函數(shù)recv和send　208
8.1.1　send的用法　208
8.1.2　recv的用法　209
8.2　函數(shù)readv和writev　211
8.3　函數(shù)recvfrom和sendto　214
8.4　函數(shù)recvmsg和sendmsg　214
8.5　套接字的關閉　216
8.5.1　用close函數(shù)關閉套接字　216
8.5.2　shutdown函數(shù)的使用　216
8.6　小結(jié)與練習　218
8.6.1　小結(jié)　218
8.6.2　習題與思考　218

第9章　系統(tǒng)I/O與服務器模型　219
9.1　系統(tǒng)I/O模型簡介　220
9.2　阻塞與非阻塞　221
9.2.1　阻塞套接字的特點　221
9.2.2　阻塞式I/O實現(xiàn)超時控制　226
9.2.3　非阻塞套接字　227
9.3　多路復用的I/O模型　231
9.3.1　多路復用簡介　231
9.3.2　select函數(shù)　232
9.3.3　多路復用I/O的應用實例　234
9.4　信號驅(qū)動的I/O模型　244
9.5　創(chuàng)建Linux網(wǎng)絡服務器　246
9.5.1　TCP循環(huán)服務器　246
9.5.2　TCP并發(fā)服務器　247
9.5.3　UDP循環(huán)服務器　247
9.5.4　UDP并發(fā)服務器　248
9.5.5　多路復用I/O并發(fā)服務器　249
9.5.6　一個TCP并發(fā)服務器實例　249
9.6　小結(jié)與練習　252
9.6.1　小結(jié)　252
9.6.2　習題與思考　252

第10章　帶外數(shù)據(jù)　253
10.1　帶外數(shù)據(jù)概述　254
10.2　帶外數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收　255
10.2.1　帶外數(shù)據(jù)標志　255
10.2.2　發(fā)送帶外數(shù)據(jù)　256
10.2.3　接收帶外數(shù)據(jù)　257
10.2.4　應用程序?qū)鈹?shù)據(jù)的處理　259
10.2.5　帶外數(shù)據(jù)的覆蓋　259
10.3　發(fā)送帶外數(shù)據(jù)應用實例　260
10.4　幾種接收帶外數(shù)據(jù)的方法　263
10.4.1　通過信號SIGURG接收帶外數(shù)據(jù)　263
10.4.2　通過多路復用模型接收帶外數(shù)據(jù)　267
10.4.3　通過檢測帶外標識接收帶外數(shù)據(jù)　269
10.5　帶外數(shù)據(jù)的覆蓋實例　273
10.6　小結(jié)與練習　278
10.6.1　小結(jié)　278
10.6.2　習題與思考　279

第3篇　深入實例篇

第11章　多線程編程　283
11.1　線程的基本概念　284
11.1.1　什么是線程　285
11.1.2　采用多線程的優(yōu)點　285
11.1.3　線程的結(jié)構(gòu)一覽　286
11.1.4　多線程的標準　288
11.2　線程的相關調(diào)用　289
11.2.1　創(chuàng)建線程的函數(shù)　289
11.2.2　退出線程的函數(shù)　290
11.2.3　創(chuàng)建線程的簡單實例　290
11.2.4　其他相關的函數(shù)調(diào)用　292
11.3　線程間的互斥　298
11.3.1　線程互斥的概念　298
11.3.2　相關的函數(shù)調(diào)用　299
11.4　線程的同步　303
11.4.1　線程同步的概念　303
11.4.2　相關的函數(shù)調(diào)用　303
11.5　線程的特定數(shù)據(jù)區(qū)　307
11.5.1　線程特定數(shù)據(jù)區(qū)概念　307
11.5.2　相關的函數(shù)調(diào)用　308
11.5.3　線程特定數(shù)據(jù)使用的方法　310
11.6　一個多線程掃描端口的實例　311
11.7　小結(jié)與練習　316
11.7.1　小結(jié)　316
11.7.2　習題與思考　316

第12章　原始套接字編程　319
12.1　原始套接字概述　320
12.2　創(chuàng)建原始套接字　320
12.3　發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包　322
12.4　產(chǎn)生欺騙的IP數(shù)據(jù)包　323
12.5　Ping應用程序分析　327
12.5.1　Ping命令的功能　327
12.5.2　Ping程序的設計實現(xiàn)　328
12.5.3　Ping命令攻擊目標機器　334
12.6　小結(jié)與練習　337
12.6.1　小結(jié)　337
12.6.2　習題與思考　337

第13章　綜合實例——網(wǎng)絡業(yè)務系統(tǒng)模擬　339
13.1　銀行業(yè)務系統(tǒng)背景　340
13.1.1　銀行業(yè)務系統(tǒng)遵循的原則　340
13.1.2　銀行業(yè)務系統(tǒng)的特點　340
13.2　總體設計方案　341
13.2.1　系統(tǒng)構(gòu)成　341
13.2.2　功能說明　342
13.3　詳細設計方案(網(wǎng)絡編程部分)　343
13.3.1　系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖　343
13.3.2　程序流程介紹　344
13.3.3　功能模塊的劃分　345
13.4　源代碼解析　346
13.4.1　相關的頭文件　346
13.4.2　公用函數(shù)的說明　349
13.4.3　地市服務器通信模塊　361
13.4.4　與對方前置機通信模塊　378
13.4.5　前置機處理模塊　395
13.5　小結(jié)與練習　417
13.5.1　小結(jié)　417
13.5.2　習題與思考　418

附錄　部分習題參考答案　419