1、数据通信实验中的套接字编程 摘要 虽然许多数据通信的课程都没有教授编程方面的内容，但计算机专业课程的规划应该包括编程。许多有编程内容的数据通信课程当处理详细的网络层工程时利用了 PC 上的连续端口。 UNIX 套接字编程允许学生们处理同样的事情和问题，但是从文章中它看起来更有用，而且更有趣。另外，如果套接字类使用 C+，希望得到的对套接字的操作差不多都可以呈现出来。 序论 数据通信是大多数管理信息系统 (MIS)以及服务器 /客户端 (C/S)程序标准的一部分。目前作为课程广泛改善实行的证据是提供教材的变化。许多教材，
2、无论是针对 MIS 还是 CS，都很少或没有提供实验活动。 MIS 编程趋向强调数据通信和网络的管理。最近的新闻列表显示了对使用数据通信和通信所提供的种类和方式的调查。无论国内或国外，合作方案都非常流行。 CS 编程会使用一些非常技术和宽泛的教材。很明显，一个工程的规划需要更多广泛和详细的课程去研究数据通信的物理和结构方面。 实验可能的类型同样很广泛。“全球合作模型”强迫教给我们 数据通信如何工作，以用于复杂的通信机制和提供一个解释这些系统功能的基础。基于提供的资源，去考虑通过允许学生尝试通信的不同的物理和逻辑类型的设计选择。 另一个极端是强调低水平的，数据通信物理
3、理解的练习 几乎是一个工程逼近。一个典型的例子是使用 PC 上连续的端口。除了编写代码去操作物理硬盘之外，更多复杂的概念将被研究。在作者过去使用过的资料中，利用一个BiSynch 协议和令牌环来实现文件传送的分配。这个实验步骤包括基于一个发展中的 ISO OSI 数据链路层的大规模工程。 这些步骤中没有提供实际可操作的硬件经验 。除了这张纸中的练习，作者还安排了一个通过硬件和软件的安装将 PC 机联网的工程。服务器需要额外的安装和配置。当套接字模型被采用时，这样一个工程就可以继续下去。这里的步骤呈现了为学生们提供了一个数据通信和网络的广阔视角。 UNIX
4、 套接字 简单地讲，套接字是一个机制，在相同或不同的机器上实现信息传送的过程。如果这个过程在同样的机器上，套接字可以用作管道。 Intetnet 套接字允许运行在不同的机器之间的通信。这个系统与 file i/o 拥有同样的调用。套接字编程的一个典型的步骤是创建一个过程，打开服务器套接字端口和 侦听另一个尝试连接的过程。客户端可以用与服务器端套接字同样的端口号打开一个套接字，请求服务连接。如果服务器侦听到这个请求，就建立了一个连接。通信使用 read( )和 write()函数继续。 通信有许多标准协议的类型，比较普遍地两种是 UDP（ UDP ， User Data
5、gram Protocol, 用户数据报协议）和 TCP（ TCP ， Transmission Control Protocol, 传输控制协议）。两种协议都是经过一个套接字过程传送信息包。UDP 不提供一个数据被接收或者大量信息包被顺序接收的保证 。 TCP 是一个可靠的和有次序的流协议。程序员在 TCP 套接字上输入和输出，作为一个来自终端或文件的字节流出现。如果 TCP 数据在一个合理的时间内不能被成功传送，将会显示一个错误。由于在 UDP 中涉及比较少的开头部分，如果有次序收到数据非常重要，程序也就必须更加复杂。 两个过程之间的套接字连接是两台主机 /端口对之间的连接，
6、端口号指示了提供的特殊服务。许多经 TCP 套接字的服务通常提供一个可识别的首字母缩写词：像 SMTP（ SMTP ， Simple Message Transport Protocol, 简单邮件传输协议 , 用于电子邮件的传输）， NNTP（ NNTP， Network News Transport Protocol,网络新闻传输协议 (USE-NET)）和 FTP（ FTP， File Transfer Protocol , 文件传送 输 协议）。 Telnet（ Telnet，用于远程联接服务的标准协议或者实现此协议的软件）是另外的套接字服务。 UNIX 提供了一种机制，凭借着提供服务
7、的名字能够译出端口号。 套接字的优势 数据通信实验中利用套接字编程的一个明显的缺点是没有像 PC机连续端口那样多的直接硬件交互 。然而，多数大学生不会处在这样详细的知识会很重要的情形中。即使有连续的端口，这个概念对许多学生来说仍然很抽象。基于套接字步骤地优势是它将套接字的抽象变得很具体。 在过去，基于 PC 机实验的一个优势是费用的低廉。然而，至少有两个因素来平衡这种优势。一是现在 UNIX 工作站普遍使用， PC 可以通过安装 UNIX的免费版本来转换成工作站。另一个因素是，即使 PC 给相对便宜，实际上会出现老化，不稳定，机器被分配到一个
8、像数据通信实验这样专注的工程。我们的经验是我们可以负担得起使用的机器都非常不稳定。 虽然套接字编程的“高起 点”的本性已经作为一个优势强调了，但使得分配像我们所希望的那样详细同样是可能的。没有任何软件支持的套接字编程需要大量“低起点”的理解和操作。一个简单是修改将是基于 UDP 包而不是 TCP包的分配。许多附加的程序（经 CRC（循环冗余码校验）的错误校验、顺序数字、接收的确认、接收错误的否定确认）都是必要的。无论是 UDP 或是 TCP包，适当的设计握手机制对文件传输这样的程序来说都是必要的。 通过连续的端口分配，课程时间就可以投入到作为控制、状态、数据记录和类
9、似连续转换的低起点概念中。通过一个套接字步骤，就可以讨论像信 息报头、网络和机器字节顺序这样类似的概念了。如果愿意，连续端口通信的许多适当的主题都可以成为套接字程序和给出的许多相同分配的必须。即使分配了高起点的应用，学生们仍然必须理解流和缓冲区之间的不同。 C+套接字类的优势 许多参考书提供了套接字通信的详细情形，这些参考书提供了任务的例子和方法。所有建立通信、把通信转换成缓冲区流和错误校验的详细情况都可以由 UNIX 系统调用完成。许多低起点的理解对于编写稳定的应用程序来说是必须的。 一个设计得很好的 C+类可以被构建用于使用简单的语义学提
10、供套接字的完全功能。编 写客户到建立的服务器、事件驱动服务器和轮流检测服务器是可能的。 作者提供了一组 C+类，这些程序都是在 GNU 下编写的。他们是由ftp.varginia.edu 提供的。这些类对给出的任务表现出了非常好的功能。它的接口与输入输出流和提供安全类型的输入输出一样。在 UDP 和 TCP 域中有套接字流类，就像其中有管道流类一样。套接字缓冲区类来源于流缓冲区类。这样，学生们必须学习关于没有套接字输入与输出的流和缓冲区。 套接字缓冲区类包括错误功能、准备好检测、直接操作、上溢出、下溢出和超时功能。套接字选项如消息路由、局部地址的再使用、广播等等都要设置。
