Linux网络编程 入门级的教程很好

### Linux网络编程入门知识点详解 #### 一、网络的基础理论 **1.1 网络的历史** - **起源与发展**：从最早的ARPANET到今天的互联网，网络经历了漫长而复杂的发展过程。早期的计算机网络主要用于军事目的，随着时间的推移，逐渐扩展到了教育、科研等领域，并最终普及到了商业和个人使用。 **1.2 OSI模型** - **七层结构**：开放系统互连(OSI)模型是理解网络通信的一种方法，它将网络功能划分为七个层次，每一层都有特定的功能： - **物理层**：负责传输比特流。 - **数据链路层**：确保数据可靠传输，包括错误检测和修正。 - **网络层**：负责路由选择和寻址。 - **传输层**：提供端到端的数据传输服务。 - **会话层**：管理会话的建立、维护和结束。 - **表示层**：处理数据编码和解码。 - **应用层**：为用户提供访问网络的服务和接口。 **1.3 Internet体系模型** - **四层结构**：与OSI模型相比，Internet体系模型更加简化，通常被划分为四个主要层次： - **应用层**：提供各种应用程序和服务。 - **传输层**：如TCP和UDP协议。 - **网络层**：如IP协议。 - **链路层**：包括以太网等物理连接方式。 **1.4 客户/服务器模型** - **基本原理**：在客户/服务器模型中，客户端通过网络向服务器发起请求，服务器响应这些请求并提供所需的服务或数据。 - **应用场景**：广泛应用于Web浏览、电子邮件、文件传输等多种场景。 **1.5 UNIX的历史** - **诞生背景**：UNIX系统的诞生源于贝尔实验室的研究工作，最初是为了满足研究人员的需求而设计的。 - **发展演变**：从最初的版本到现在的各种变体（如Solaris、AIX等），UNIX不断适应新技术和市场需求的变化。 - **对现代操作系统的影响**：UNIX的设计理念和许多特性都深刻地影响了后来的操作系统，包括Linux。 #### 二、Linux系统介绍 **1.5 Linux的发展** - **发展历史**：Linux是由Linus Torvalds于1991年在赫尔辛基大学开发出来的，其初衷是为了创建一个免费的类UNIX操作系统内核。 - **GNU项目**：GNU（GNU's Not Unix）项目旨在开发一套自由软件，Linux内核与GNU软件的结合形成了完整的Linux操作系统。 - **Linux的特色**：开源性、稳定性强、安全性高、支持多用户多任务等特点使其成为服务器领域的首选之一。 - **硬件需求**：Linux可以运行在多种硬件平台上，从个人电脑到超级计算机。 - **可用的软件**：Linux拥有丰富的软件生态系统，几乎所有的主流应用程序都有相应的Linux版本。 - **选择Linux的原因**：成本效益、安全性、灵活性以及广泛的社区支持等因素使得Linux成为许多企业和组织的选择。 #### 三、UNIX/Linux模型 **2.1 UNIX/Linux基本结构** - **内核与外壳**：Linux内核是系统的核心部分，负责管理硬件资源；外壳则提供了用户界面，如shell。 - **文件系统**：Linux使用层次化的文件系统结构，所有文件和设备都被视为文件。 **2.2 输入和输出** - **文件系统简介**：了解Linux文件系统的基本概念，包括文件权限、目录结构等。 - **流和标准I/O库**：介绍如何在程序中使用标准输入输出流进行数据读写。 **2.3 进程** - **进程的概念**：进程是程序在一个数据集上的执行过程。 - **进程的生命周期**：从创建到结束，进程经历了一系列的状态变化。 #### 四、进程控制 **3.1 进程的建立与运行** - **创建进程**：通过fork()系统调用创建子进程。 - **进程运行**：进程从创建到执行的过程。 - **数据和文件描述符的继承**：子进程会继承父进程的部分状态，包括打开的文件描述符。 **3.2 进程的控制操作** - **进程的终止**：通过exit()或_terminate()结束进程。 - **进程的同步**：进程之间可以通过信号量、互斥锁等方式实现同步。 - **进程控制的实例**：通过具体的代码示例来说明进程控制的具体操作。 **3.3 进程的属性** - **标识符**：每个进程都有唯一的PID（进程ID）。 - **组标识符**：用于标识进程所属的组。 - **环境变量**：用于存储进程运行时的环境信息。 - **当前目录**：进程执行时的工作目录。 - **有效标识符**：用于确定进程在执行系统调用时的权限。 **3.4 守护进程** - **定义**：守护进程是在后台运行且不与终端关联的进程。 - **用途**：常用于提供持续性的服务，如网络服务、系统监控等。 - **建立守护进程**：通过更改工作目录、设置文件权限掩码、使进程脱离控制终端等步骤创建守护进程。 #### 五、进程间通信 **4.1 进程间通信的基本概念** - **概念解释**：进程间通信(IPC)是指不同进程之间交换数据或同步操作的方法。 - **常用机制**：信号、管道、有名管道、消息队列、信号量和共享内存。 **4.2 信号** - **信号处理**：如何捕获和处理信号。 - **信号与系统调用的关系**：信号可能会影响某些系统调用的行为。 - **在进程间发送信号**：通过kill()系统调用来向其他进程发送信号。 **4.3 管道** - **概念**：管道是一种半双工的通信方式，允许数据从一个进程流向另一个进程。 - **C语言实现**：通过pipe()系统调用来创建管道。 - **注意事项**：管道只适用于具有亲缘关系的进程。 **4.4 有名管道** - **创建**：通过mkfifo()函数创建。 - **I/O使用**：使用read()和write()进行读写操作。 - **注意事项**：有名管道存在于文件系统中，可以跨进程通信。 **4.5 文件和记录锁定** - **实例程序**：演示如何使用flock()和fcntl()实现文件锁定。 - **概念解释**：解释文件锁定的作用和分类。 - **不同类型的锁定**：System V的咨询锁定和BSD的咨询式锁定的区别。 **4.6 System V IPC** - **概述**：System V Interprocess Communication (IPC)提供了消息队列、信号量和共享内存等机制。 - **命令**：ipcs和ipcrm用于管理和操作IPC对象。 **4.7 消息队列** - **数据结构**：用于存储消息队列的内部数据结构。 - **函数**：创建、删除、发送和接收消息的系统调用。 **4.8 信号量** - **数据结构**：信号量集的数据结构。 - **函数**：初始化、操作和销毁信号量的操作。 **4.9 共享内存** - **数据结构**：用于管理共享内存段的数据结构。 - **函数**：创建、连接和断开共享内存段的方法。 - **实例**：使用共享内存进行进程间通信的实际案例。 #### 六、通信协议简介 **5.1 引言** - **网络协议的重要性**：网络协议是规定网络通信规则的一系列约定。 **5.2 XNS（Xerox Network Systems）概述** - **分层结构**：XNS协议栈的层次划分。 **5.3 IPX/SPX协议概述** - **IPX**：网际包交换协议，类似于IP。 - **SPX**：排序包交换协议，类似于TCP。 **5.4 NetBIOS概述** - **特点**：NetBIOS提供了一个简单的网络接口，用于局域网内的通信。 **5.5 AppleTalk概述** - **特点**：Apple公司为Macintosh计算机设计的网络协议。 **5.6 TCP/IP概述** - **结构模型**：TCP/IP模型分为应用层、传输层、网络层和链路层。 - **IP协议**：负责数据包在网络间的传输。 - **TCP协议**：提供面向连接、可靠的字节流服务。 - **UDP协议**：无连接的传输协议，适用于实时应用。 #### 七、Berkeley套接字 **6.1 引言** - **背景**：Berkeley套接字接口是用于网络编程的标准API。 **6.2 概述** - **历史**：Berkeley套接字的发展历程。 - **功能**：支持TCP/IP等多种协议，提供统一的接口用于网络通信。 **6.3 Linux支配的网络协议** - **TCP/IP**：Linux默认支持的网络协议栈。 **6.4 套接字地址** - **概念**：套接字地址用于标识网络中的端点。 - **描述符**：每个打开的套接字都有一个与之关联的文件描述符。 #### 总结 通过以上章节的介绍，我们可以看到Linux网络编程涵盖了从基础的网络理论到具体的编程实践等多个方面。从网络模型、操作系统的历史发展到具体的编程接口，每一步都是构建扎实网络编程基础的重要组成部分。对于初学者来说，理解这些基础知识是非常重要的，它们不仅能够帮助开发者更好地掌握Linux网络编程的核心概念和技术，还能够为未来更深入的学习奠定坚实的基础。