Linux网络编程.pdf

【核心代码】

第一章 概论 ..................................................................................................................1
1.1 网络的历史.......................................................................................................1
1.2 OSI 模型...........................................................................................................3
1.3 Internet 体系模型..............................................................................................4
1.4 客户/服务器模型...............................................................................................5
1.4 UNIX 的历史 ...................................................................................................7
1.4.1 Unix 诞生前的故事 .................................................................................7
1.4.2 UNIX 的诞生..........................................................................................8
1.4.3 1979 – UNIX 第七版 ............................................................................. 10
1.4.4 UNIX 仅仅是历史吗?............................................................................. 11
1.5 Linux 的发展.................................................................................................. 11
1.5.1 Linux 的发展历史.................................................................................. 12
1.5.2 什么叫 GNU？ ...................................................................................... 12
1.5.3 Linux 的特色 ........................................................................................ 13
1.5.4 硬件需求............................................................................................... 14
1.5.5 Linux 可用的软件 ................................................................................. 14
1.5.6 为什么选择 Linux ？............................................................................ 15
1.6 Linux 和 Unix 的发展.................................................................................... 15
第二章 UNIX/Linux 模型...............................................................................................17
2.1 UNIX/Linux 基本结构.......................................................................................17
2.2 输入和输出......................................................................................................19
2.2.1 UNIX/Linux 文件系统简介......................................................................19
2.2.2 流和标准 I/O 库......................................................................................20
2.3 进程................................................................................................................21
第三章 进程控制 ..........................................................................................................22
3.1 进程的建立与运行...........................................................................................22
3.1.1 进程的概念............................................................................................22
3.1.2 进程的建立............................................................................................22
3.1.3 进程的运行............................................................................................24
3.1.4 数据和文件描述符的继承.......................................................................29
3.2 进程的控制操作...............................................................................................31
3.2.1 进程的终止............................................................................................31
3.2.2 进程的同步............................................................................................32
3.2.3 进程终止的特殊情况..............................................................................33
3.2.4 进程控制的实例.....................................................................................33
3.3 进程的属性......................................................................................................38
3.3.1 进程标识符............................................................................................38
3.3.2 进程的组标识符.....................................................................................39
3.3.3 进程环境................................................................................................40
3.3.4 进程的当前目录.....................................................................................42
3.3.5 进程的有效标识符..................................................................................43
3.3.6 进程的资源............................................................................................44
3.3.7 进程的优先级.........................................................................................45
3.4 守护进程.........................................................................................................46
3.4.1 简介.......................................................................................................46
3.4.2 守护进程的启动............................................................................................46
3.4.3 守护进程的错误输出..............................................................................46
3.4.4 守护进程的建立.....................................................................................48
3.5 本章小结.........................................................................................................49
第四章 进程间通信.......................................................................................................50
4.1 进程间通信的一些基本概念.............................................................................50
4.2 信号................................................................................................................50
4.2.1 信号的处理............................................................................................52
4.2.2 信号与系统调用的关系...........................................................................54
4.2.3 信号的复位............................................................................................55
4.2.4 在进程间发送信号..................................................................................56
4.2.5 系统调用 alarm()和 pause()......................................................................58
4.2.6 系统调用 setjmp()和 longjmp().................................................................62
4.3 管道................................................................................................................63
4.3.1 用 C 来建立、使用管道..........................................................................65
4.3.2 需要注意的问题.....................................................................................72
4.4 有名管道.........................................................................................................72
4.4.1 有名管道的创建.....................................................................................72
4.4.2 有名管道的 I/O 使用...............................................................................73
4.4.3 未提到的关于有名管道的一些注意.........................................................75
4.5 文件和记录锁定...............................................................................................75
4.5.1 实例程序及其说明..................................................................................75
4.5.2 锁定中的几个概念..................................................................................78
4.5.3 System V的咨询锁定..............................................................................78
4.5.4 BSD 的咨询式锁定.................................................................................79
4.5.5 前面两种锁定方式的比较.......................................................................81
4.5.6 Linux 的其它上锁技术............................................................................81
4.6 System V IPC...................................................................................................84
4.6.1 ipcs 命令................................................................................................85
4.6.2 ipcrm 命令..............................................................................................86
4.7 消息队列（Message Queues）...........................................................................86
4.7.1 有关的数据结构.....................................................................................86
4.7.2 有关的函数............................................................................................89
4.7.3 消息队列实例——msgtool，一个交互式的消息队列使用工具..................94
4.8 信号量(Semaphores) .........................................................................................97
4.8.1 有关的数据结构.....................................................................................98
4.8.2 有关的函数............................................................................................99
4.8.3 信号量的实例——semtool，交互式的信号量使用工具...........................103
4.9 共享内存(Shared Memory)..............................................................................109
4.9.1 有关的数据结构...................................................................................109
4.9.2 有关的函数.......................................................................................... 110
4.9.3 共享内存应用举例——shmtool,交互式的共享内存使用工具................... 112
4.9.4 共享内存与信号量的结合使用.............................................................. 114
第五章 通信协议简介 .................................................................................................120
5.1 引言..............................................................................................................120
5.2 XNS（Xerox Network Systems）概述..............................................................120
5.2.1 XNS 分层结构......................................................................................120
5.3 IPX/SPX 协议概述........................................................................................122
5.3.1 网际包交换（IPX） .............................................................................122
5.3.2 排序包交换（SPX）.............................................................................124
5.4 Net BIOS 概述................................................................................................124
5.5 Apple Talk 概述 ..............................................................................................125
5.6 TCP/IP 概述...................................................................................................126
5.6.1 TCP/IP 结构模型 ..................................................................................126
5.6.2 Internet 协议（IP）...............................................................................127
5.6.3 传输控制协议（TCP）.........................................................................132
5.6.4 用户数据报文协议................................................................................134
5.7 小结..............................................................................................................135
第六章 Berkeley 套接字 ............................................................................................. 136
6.1 引言............................................................................................................. 136
6.2 概述............................................................................................................. 136
6.2.1 Socket 的历史...................................................................................... 136
6.2.2 Socket 的功能...................................................................................... 136
6.2.3 套接字的三种类型............................................................................... 138
6.3 Linux 支配的网络协议................................................................................... 141
6.3.1 什么是 TCP/IP? ................................................................................... 141
6.4 套接字地址................................................................................................... 142
6.4.1 什么是 Socket？.................................................................................. 142
6.4.2 Socket 描述符...................................................................................... 142
6.4.3 一个套接字是怎样在网络上传输数据的？............................................ 143
6.5 套接字的一些基本知识................................................................................. 144
6.5.1 基本结构............................................................................................. 144
6.5.2 基本转换函数...................................................................................... 145
6.6 基本套接字调用............................................................................................ 147
6.6.1 socket() 函数....................................................................................... 147
6.6.2 bind() 函数 ......................................................................................... 148
6.6.3 connect()函数 ...................................................................................... 150
6.6.4 listen() 函数........................................................................................ 151
6.6.5 accept()函数 ........................................................................................ 152
6.6.6 send()、recv()函数............................................................................... 154
6.6.7 sendto() 和 recvfrom() 函数................................................................. 155
6.6.8 close()和 shutdown()函数...................................................................... 156
6.6.9 setsockopt() 和 getsockopt() 函数......................................................... 157
6.6.10 getpeername()函数.............................................................................. 157
6.6.11 gethostname()函数.............................................................................. 158
6.7 DNS 的操作.................................................................................................. 158
6.7.1 理解 DNS............................................................................................ 158
6.7.2 和 DNS 有关的函数和结构 .................................................................. 158
6.7.3 DNS 例程............................................................................................ 159
6.8 套接字的 Client/Server 结构实现的例子.......................................................... 160
6.8.1 简单的流服务器.................................................................................. 161
6.8.2 简单的流式套接字客户端程序............................................................. 163
6.8.3 数据报套接字例程（DatagramSockets）............................................... 165
6.9 保留端口...................................................................................................... 169
6.9.1 简介.................................................................................................... 169
6.9.2 保留端口............................................................................................. 170
6.10 五种 I/O 模式................................................................................................. 179
6.10.1 阻塞 I/O 模式 .................................................................................... 179
6.10.2 非阻塞模式 I/O.................................................................................. 180
6.10.3 I/O 多路复用 ..................................................................................... 181
6.10.4 信号驱动 I/O 模式 ............................................................................. 182
6.10.5 异步 I/O 模式 .................................................................................... 185
6.10.6 几种 I/O 模式的比较.......................................................................... 186
6.10.7 fcntl()函数......................................................................................... 186
6.10.8 套接字选择项 select()函数.................................................................. 187
6.11 带外数据..................................................................................................... 190
6.11.1 TCP 的带外数据 ................................................................................ 190
6.11.2 OOB 传输套接字例程（服务器代码 Server.c） ................................... 193
6.11.3 OOB 传输套接字例程（客户端代码 Client.c）.................................... 196
6.11.4 编译例子........................................................................................... 199
6.12 使用 Inetd（Internet 超级服务器）............................................................... 199
6.12.1 简介.................................................................................................. 199
6.12.2 一个简单的 inetd 使用的服务器程序 hello inet service.......................... 199
6.12.3 /etc/services 和 /etc/inetd.conf 文件 ..................................................... 200
6.12.4 一个复杂一些的 inetd 服务器程序...................................................... 201
6.12.5 一个更加复杂的 inetd 服务器程序...................................................... 203
6.12.6 程序必须遵守的安全性准则............................................................... 205
6.12.7 小结.................................................................................................. 205
6.13 本章总结 .................................................................................................... 205
第七章 网络安全性.....................................................................................................206
7.1 网络安全简介................................................................................................206
7.1.1 网络安全的重要性................................................................................206
7.1.2 信息系统安全的脆弱性.........................................................................207
7.2 Linux 网络不安全的因素................................................................................209
7.3 Linux 程序员安全........................................................................................... 211
7.3.1 系统子程序..........................................................................................212
7.3.2 标准 C 函数库.......................................................................................214
7.3.3 书写安全的 C 程序................................................................................216
7.3.4 SUID/SGID 程序指导准则......................................................................217
7.3.5 root 程序的设计....................................................................................218
7.4 小结..............................................................................................................219
第八章 Ping 例程.......................................................................................................220
8.1 Ping 命令简介................................................................................................220
8.2 Ping 的基本原理.............................................................................................220
8.3 小结..............................................................................................................221
第九章 tftp 例程.........................................................................................................222
9.1 tftp 协议简介..................................................................................................222
9.2 tftp 的使用.....................................................................................................222
9.3 tftp 的原理.....................................................................................................223
9.3 tftp 的基本结构..............................................................................................223
9.4 小节..............................................................................................................225
第十章 远程命令执行 .................................................................................................226
10.1 引言 ............................................................................................................226
10.2 rcmd 函数和 rshd 服务器...............................................................................227
10.3 rexec 函数和 rexecd 服务器...........................................................................233
第十一章 远程注册.....................................................................................................235
11.1 简介.............................................................................................................235
11.2 终端行律和伪终端........................................................................................235
11.3 终端方式字和控制终端.................................................................................239
11.4 rlogin 概述....................................................................................................242
11.5 窗口环境......................................................................................................242
11.6 流控制与伪终端方式字.................................................................................243
11.7 rlogin 客户程序.............................................................................................245
11.8 rlogin 服务器................................................................................................246
第十二章 远程过程调用..............................................................................................249
12.1 引言 ............................................................................................................249
12.2 远程过程调用模型 .......................................................................................249
12.3 传统过程调用和远程过程调用的比较 ...........................................................250
12.4 远程过程调用的定义....................................................................................252
12.5 远程过程调用的有关问题.............................................................................252
12.5.1 远程过程调用传送协议.......................................................................253
12.5.2 Sun RPC...........................................................................................254
12.5.3 Xerox Courier....................................................................................254
12.5.4 Apollo RPC........................................................................................255
12.6 stub 过程简介...............................................................................................256
12.7 rpcgen 简介..................................................................................................256
12.8 分布式程序生成的例子 ................................................................................257
12.8.1 我们如何能够构造出一个分布式应用程序...........................................257
12.9 小结 ............................................................................................................283
第十三章 远程磁带的访问 ..........................................................................................284
13.1 简介 ............................................................................................................284
13.2 Linux 磁带驱动器的处理 ..............................................................................285
13.3 rmt 协议.......................................................................................................285
13.4 rmt 服务器设计分析 .....................................................................................286
第十四章 WWW 上 HTTP 协议.................................................................................. 290
14.1　引言............................................................................................................ 290
14.2 HTTP 客户请求........................................................................................... 290
14.2.1 客户端 .............................................................................................. 290
14.2.2 服务器端........................................................................................... 290
14.2.3 Web 请求简介.................................................................................... 291
14.2.4 HTTP – HyperText Transfer Protocol 超文本传输协议 ........................... 295
14.3 Web 编程 .................................................................................................... 297
14.4 小结 ........................................................................................................... 301
附录 A 有关网络通信的服务和网络库函数...................................................................302
附录 B Vi 使用简介.....................................................................................................319
B.1 Vi 基本观念...................................................................................................319
B.1.1 进入与离开..........................................................................................319
B.1.2 Vi 输入模式 .........................................................................................319
B.2 Vi 基本编辑...................................................................................................320
B.2.1 删除与修改..........................................................................................320
B.3 Vi 进阶应用...................................................................................................320
B.3.1 移动光标 .............................................................................................320
B.3.2 进阶编辑命令 ......................................................................................322
B.3.3 文件命令 .............................................................................................322
附录 C Linux 下 C 语言使用与调试简介......................................................................324
C.1 C 语言编程 ...................................................................................................324
C.2 什么是 C? .....................................................................................................324
C.3 GNU C 编译器...............................................................................................324
C.3.1 使用 GCC............................................................................................324
C.3.2 GCC 选项............................................................................................325
C.3.3 优化选项.............................................................................................325
C.3.4 调试和剖析选项...................................................................................325
C.3.5 用 gdb 调试 GCC 程序..........................................................................326
C.4 另外的 C 编程工具........................................................................................330
C.4.1 Xxgdb..................................................................................................330
C.4.2 Calls ....................................................................................................331
C.4.3 cproto ..................................................................................................332
C.4.4 Indent ..................................................................................................333
C.4.5 Gprof...................................................................................................334
C.4.6 f2c 和 p2c ............................................................................................335
附录 D Ping 源码........................................................................................................336
附录 E TFTP 服务器程序源码.....................................................................................362