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windows编程技术25网络编程简介.pdf
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第 25 章 网络编程简介
这里所说的网络主要是指因特网 (Internet)。本章先介绍网络与编程的一些基本概念, 然
后重点讲解套接字( Socket)和 WinInet 的 MFC 编程,最后简介 ASP.NET 的 Web 编程。
25.1 网络与编程
本节先介绍网络的概念和发展简史, 再给出两种主流的分层网络模型, 然后讨论与网络
编程有关的接口和技术等基本内容。
25.1.1 网络
我们所说的网络( network )一般指计算机网络,它是一种由多台独立自主的计算机通
过软硬件互连, 以实现资源共享和信息交换的系统。 提供资源或信息的计算机和软件被称为
服务器,请求和使用资源或信息的计算机和软件被称为客户端。如网站是 Web 服务器,浏
览器就是 Web 客户端。
依据通信的距离和范围, 网络可以分成 (十米 ~几公里的) 局域网 (Local Area Network ,
LAN ,如校园网)、(几十公里内的) 城域网(Metropolitan[ 都市 /大城市 ] Area Network ,MAN ,
如 3G 网)和(百公里外的)广域网( Wide Area Network ,WAN ,如因特网) 。
局域网有多种拓扑结构(参见图 25-1),目前使用最广泛的是采用总线型拓扑结构的以
太网(Ethernet),它是由美国施乐 (Xerox )公司帕洛阿尔托研究中心 (PARC)的 Bob Metcalfe
于 1976 年发明的( 1979 年他离开了施乐创建了 3COM 公司),以太网使用 CSMA/CD (载
波监听多路访问及冲突检测技术)技术,并以 10M/S 的速率运行在多种类型的电缆上。以
太网与 IEEE 802.3 系列标准相似。
2
网络的核心是协议( Protocol)。
25.1.2 因特网
因特网 (Internet ,网际网 /互联网 ) 的前身是 1969 年底启用的 ARPANet (Advanced
Research Projects Agency Network ,[美国国防部 ]高级研究计划署网络, 阿帕网),由 Bob Taylor
和 Larry Roberts 等人主持研制。 1973 年底, Robert E. Kahn 和 Vinton Cerf 提出了基于包交
换的两个网络协议 IP(Internet Protocol, 网际协议)和 TCP(Transmission Control Protocol ,
传输控制协议) ,1983 年元旦 ARPANet 启用 TCP/IP 协议集。 1986 年, ARPANet 的主干网
被 NSFNet( National Science Foundation Network ,[ 美国 ]国家科学基金会网络)接替,并改
名为 Internet(因特网),1991 年起对社会开放。
25.1.3 万维网
1990 年 10 月在 CERN(Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire ,
欧洲粒子物理研究所) 工作的 Tim Berners-Lee(参见图 25-1)提出了因特
网应 用层的两 个协议: 用于 描述网页 的 HTML ( HyperText Markup
Language,超文本标记语言)和用于传输网页文档和各种资源数据的 HTTP ( Hypertext
Transfer Protocol ,超文本传输协议) ,创立了万维网( World Wide Web ,WWW ,环球网),
一般简称为 Web(蜘蛛网),Web 很快成为因特网的主体。
1993 年初,美国 Illinois (伊利诺)大学的硕士研究生 Marc Anderressen 与 Eric Bina 合
作在位于该校内的 NCSA (National Center for Supercomputing Applications 美国超级计算应
用中心)开发出支持内嵌图像的网页浏览器马赛克( Mosaic),1994 年 10 月 Anderressen 等
图 25-1 Tim
Berners-Lee
3
人创办的网景公司 Netscape推出了 Navigator 浏览器,得到广泛使用,大大推动了互联网的
普及。 1995 年微软公司从伊利诺大学购得马赛克技术,并在此基础上开发出 IE( Internet
Explorer ,因特网探索者) 浏览器, 随 Windows 95 免费推出。 被微软公司挤垮的网景公司于
1998 年 11 月被 AOL 公司收购,并于 2003 年 7 月成立了非盈利的 Mozilla 基金会,在其资
助下于 2004 年 11 月 9 日推出了基于 Mosaic 的 Firefox (火狐)浏览器。
1994 年 10 月 Berners-Lee 创立了万维网联盟( World Wide Web Consortium ,W3C ),负
责万维网的管理和技术标准的制定。 1998 年 2 月 W3C 推出了划时代的 XML (eXtensible
Markup Language,可扩展标记语言) ,2000 年 1 月又推出了用来替代 HTML 的 XHTML
(Extensible HTML ,扩展的 HTML )。传统的万维网 Web 正在向新的万维网 One Web 过渡,
参见图 25-2。
图 25-2 Web 体系结构的发展
其中:
URL (Uniform Resource Locator ,统一资源定位符)—— 在因特网的 Web 服务程序上用
于指定信息位置的表示方法,如 http://www.sysu.edu.cn/ 。
URI(Uniform Resource Identifier ,统一资源标识符)—— = URL + URN 。
URN (Uniform Resource Name,统一资源命名)—— 使用 urn 方案的 URI ,不一定意味
着有确定的资源可用。如 urn:isbn:0451450523 。
IRI(Internationalized Resource Identifiers ,国际化资源标识符)—— URI 的国际化,支持
Unicode 。
4
25.1.3 IP 网络的分层与协议
这里的 IP网络是指基于因特网协议套件 (TCP/IP 协议栈)的网络,包括:因特网 (Internet) 、
城域网( Metropolitan Area Network ,MAN )和内部网 (Intranet)等。
为了便于分析和管理,一般将通信网络抽象为若干层。主要有 ISO(和 IEC 共同)制定
的 7 层参考模型( Reference Model )ISO/OSI (国际标准,失败,主要用于理论研究)和因
特网 5 层参考模型 TCP/IP 协议栈(实事标准, 成功,应用十分广泛) 。参见表 25-1 和图 25-2&3 。
表 25-1 ISO/OSI 7 层参考模型
OSI 模型
数据单元 层 功能
主机层
数据
7. 应用 对应用的网络过程
6. 表示 数据表示与加密
5. 会话 主机间通信
段 4. 传输 端到端连接与可靠性 (TCP)
介质层
包/数据报 3. 网络 路径确定与逻辑寻址 (IP)
帧 2. 数据链接 物理寻址 (MAC & LLC)
位 1. 物理 介质,信号与二进制传送
其中:
ISO(International Organization for Standardization ,国际标准化组织)—— 由 153 个国家
的国家标准学会联合组成的一个非政府国际组织, 总部(中央秘书处) 设在瑞士的日内瓦,
负责制定适应商业和广泛社会需要的各种国际标准,网址为 http://www.iso.org 。
IEC(International Electrotechnical Commission,国际电工技术委员会)—— 一个成立于
1906 年 6 月的国际标准化权威组织,属于联合国的甲级咨询机构,负责制定关于电工电
子各方面的标准,有 42 个会员国,总部也设在瑞士的日内瓦,网址为 http://www.iec.ch 。
OSI(Open Systems Interconnection ,开放系统互连)—— 一种通信协议的 7 层抽象的参
考模型,其中每一层执行某一特定任 务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相
互通信。 对应的国际标准为: ISO 7498:1984 、ISO/IEC 7498-1~4: 1994 、1989、1989、1997)。
M AC (Media Access Control ,介质访问控制)—— 数据链路层的子层,提供寻址和信道
访问的控制机制,位于物理层和逻辑链路层之间。
L LC(Logical Link Control ,逻辑链路控制)——数据链路层的上部子层,在 MAC 层上传
输的多路复用和分离协议,提供流量和差错控制。
ISO/OSI 7 层参考模型 因特网 5 层参考模型(及协议)
5
应用层 (Application) 应用层 (HTTP/HTML 、FTP、SMTP/POP3/IMAP 、,, )
表示层 (Presentation)
会话层 (Session)
传输层 (Transport) 传输层 (TCP/UDP)
网络层 (Network) 互连网层 (IP/ICMP/IGMP)
数据链路层 (Data-link) 网络接口层 (ARP/RARP)
物理层 (Physical) 物理层
图 25-2 OSI 与因特网参考模型的层次对应关系
其中:
ARP( Address Resolution Protocol ,地址解析协议)—— 计算机用来匹配 IP 地址到硬件地址的协议。计
算机调用 ARP 广播一个请求,目标计算机应答该请求。
RARP (Reverse Address Resolution Protocol, 逆向地址解析协议)—— 计算机系统在自举时获取 IP 地址
的协议。
IP(Internet Protocol, 网际协议)—— 定义互联网上包的格式与路由包到其目的地之机制。
ICMP(Internet Control Message Protocol ,互连网控制消息协议) ——提供网络层的控制手段和差错报告。
IGMP ( Internet Group Management Protocol ,互连网组管理协议)—— 用来管理组播的,它是参加组播
的主机与路由器之间交换组员信息的协议。不过,组播目前存在多个组的地址冲突问题,而且,现有的
路由器一般不支持组播。
TCP(Transmission Control Protocol ,传输控制协议)—— 为应用程序提供访问面向连接的通信服务,可
靠、控制流量。特点:面向连接、累计确认与超时重传(保证数据传输的可靠性) 、拥塞控制(基于滑动
窗口协议)、报头变长(≥ 24B)。
UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)—— 为用户提供无连接的服务,高效但不可靠,主要
用于传输多媒体数据。特点:无连接、无差错控制(不重传) 、报头中的校验和可选(可不计算和存储) 、
报头定长( 8B)。
FTP(File Transfer Protocol , 文件传输协议)—— 因特网上管理文件传输的通讯协议,用于从一台计算
机到另一台计算机传送完整的文件。
SMTP (Simple Message Transfer Protocol, 简单邮件传输协议)—— 用于电子邮件的传输。
POP3((Post Office Protocol ,邮局协议第三版)—— 提供用户计算机对(本地邮件服务器中的)电子邮
箱进行远程存取的脱机协议。
IMAP ( Internet Message Access Protocol,因特网消息访问协议)——提供用户计算机对(本地邮件服务
器中的)电子邮箱进行远程操作的联机协议。
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