1、Ch3TCP客戶端服務器程序示例（FTP服務器和客戶機）1 概述1.1 相對完整的客戶端-服務器程序，展示編寫網(wǎng)絡程序的基本過程1.2 分析客戶端-服務器程序的各種運行狀況2 客戶端-服務器通信協(xié)議2.1 通信協(xié)議-客戶端和應用程序?qū)换バ畔⒌母袷郊s定2.2 示例中使用的通信協(xié)議HeaderContentClientRequestPacketServerResponsePacketHeaderContent客戶端和服務器數(shù)據(jù)包示例:ClientRequestPacketServerResponsePacketHeaderContentLength4Length10List1.c2.txtHea

2、derContent3 公用函數(shù)分析3.1 地址轉(zhuǎn)換函數(shù)addr_conv3.2 讀取命令頭函數(shù)read_lineintfd,char*buf,intmaxlenfunctionread_linefunctionaddrconv3.3讀取指定字節(jié)函數(shù)read_all3.4發(fā)送指定字節(jié)函數(shù)write_allintfd,void*buf,intnReturnn-nleftfunctionwriteall4 服務器程序分析4.1 程序流程（見右圖）4.2 主要模塊分析初始化模塊getservbyname讀取客戶端請求模塊read_line函數(shù)read_all函數(shù)處理客戶端請求返回服務器響應write

3、_all函數(shù)5 客戶端程序分析5.1 程序流程（見右圖）5.2 主要模塊分析初始化模塊命令行參數(shù)（服務器IP,端口）讀取用戶輸入ftp命令及命令參數(shù)獲取（gets函數(shù)）發(fā)送請求給服務器分別發(fā)送命令長度和命令及參數(shù)write_all函數(shù)讀取服務器響應read_line函數(shù)、read_all函數(shù)6 程序運行狀況分析(使用netstat命令查看socket狀態(tài)，采用一些程序調(diào)試手段)6.1 正常運行狀況在一個終端啟動服務器程序(命令行：./即server)顯示提示信息，服務器在函數(shù)調(diào)用accept處阻塞，服務器socket狀態(tài)為LISTEN在另一終端啟動客戶端程序(命令行：./ftpclient12

4、21)顯示提示信息，服務器socket狀態(tài)為LISTEN,新生成的連接socket狀態(tài)為ESTABLISHED,客戶端socket狀態(tài)為ESTABLISHED客戶端和服務器進行一次通信，過程如下(1) 客戶端調(diào)用函數(shù)gets從控制臺讀取用戶輸入(2) 客戶端調(diào)用write_all函數(shù)發(fā)送命令長度(3) 客戶端調(diào)用write_all函數(shù)發(fā)送命令內(nèi)容(4) 服務器調(diào)用read_line函數(shù)讀取命令長度(5) 服務器調(diào)用read_all函數(shù)讀取命令內(nèi)容(6) 服務器處理客戶端請求得到響應結(jié)果(7) 服務器調(diào)用write_all函數(shù)發(fā)送響應長度(8) 服務器調(diào)用write_all函數(shù)發(fā)送

5、響應內(nèi)容(9) 客戶端調(diào)用read_line函數(shù)讀取響應長度(10) 客戶端調(diào)用read_all函數(shù)讀取響應內(nèi)容(11) 中的這10個步驟是并行的，沒有嚴格的順序結(jié)束通信過程(客戶端主動關閉)(1) 客戶端通過控制臺鍵入CTRL+D,使gets函數(shù)返回NULL,結(jié)束cli_requ函數(shù)調(diào)用，客戶端主函數(shù)調(diào)用close關閉客戶端socket,進入FIN_WAIT1狀態(tài)(2) 服務器的socket在接收完數(shù)據(jù)后返回對客戶端的FIN字段的確認，進入CLOSE_WAIT狀態(tài)，客戶端進入FIN_WAIT2狀態(tài)，為了查看這兩個狀態(tài)需要使服務器在調(diào)用close函數(shù)前暫停(加入getchar函數(shù))(3) 服務

6、器收到客戶端的FIN字段時正阻塞在read_line函數(shù)的調(diào)用過程中，read_line函數(shù)將返回0,使得read_requ函數(shù)結(jié)束，serv_resp函數(shù)結(jié)束(4) 函數(shù)serv_resp結(jié)束后，服務器主程序調(diào)用函數(shù)close關閉socket,服務器發(fā)送FIN字段進入LAST_ACK狀態(tài)，(當網(wǎng)絡速度較慢時可以查看到這個狀態(tài))客戶端TCP協(xié)議收到服務器FIN字段之后進入TIME_WAIT狀態(tài)，并返回對FIN字段的確認，超時后刪除客戶端socket(5) 服務器繼續(xù)偵聽其他連接請求，處于LISTEN狀態(tài)ClientCloseClientTCPServerTCPServerSendFIN(FIN

7、_WAIT_1)ReceiveServerFINACK(FIN_WAIT_2)SendFINACKtoServer(TIME_WAIT)SendFINACKtoClient(CLOSE_WAIT)ReceiveClientFINACK(CLOSED)SendFINtoClient(LAST_ACK)Readreturn0Close6.2服務器主動關閉連接為了模擬服務器主動關閉連接，我們在服務器read_requ函數(shù)之后加入return語句,函數(shù)serv_resp立即返回主程序，調(diào)用close函數(shù)關閉socket,TCP協(xié)議向客戶端發(fā)送FIN數(shù)據(jù)段，客戶端TCP協(xié)議收到FIN數(shù)據(jù)段后返回確認，進

8、入CLOSE_WAIT狀態(tài)，服務器進入FIN_WAIT2狀態(tài)。客戶端在發(fā)送完請求后阻塞在函數(shù)read_resp中，收到FIN字段將返回主函數(shù)，調(diào)用函數(shù)close關閉socket,TCP協(xié)議向服務器發(fā)送FIN數(shù)據(jù)段，服務器確認該數(shù)據(jù)段進入TIME_WAIT狀態(tài)。ServerCloseServTCPClientTCPClientSSendFINtoClient(FIN_WAIT_1)ReceiveFINACKfromClient(FIN_WAIT_2)SendFINACKtoClient(TIME_WAIT)SendFINACKtoServerAReadreturn0(CLOSE_WAIT)Sen

9、dFINtoServerClose(LAST_ACK)ReceiveFINACKfromServer(CLOSED)6.3服務器進程終止ps七得到服務器的進程idkillid終止服務器進程終止服務器進程時沒有客戶端連接終止進程，關閉socket終止服務器進程時有未完成的客戶端連接服務器終止進程，關閉socket(1) 如果客戶端已經(jīng)收到SYNACK,connect函數(shù)成功，接下來向socket寫數(shù)據(jù)時將失敗(2) 服務器尚未確認客戶端SYN,或SYNACK丟失，connect函數(shù)失敗終止服務器進程時已有客戶端建立連接服務器進程終止，TCP協(xié)議向客戶端發(fā)送FIN數(shù)據(jù)段，為了模擬客戶端在不同時刻收

10、到FIN數(shù)據(jù)段，在客戶端程序3個地方加入getchar暫停程序(1) 客戶端在調(diào)用第一個write_all函數(shù)前收到FIN數(shù)據(jù)段，認為服務器不再發(fā)送數(shù)據(jù)，但write_all函數(shù)成功，數(shù)據(jù)到達服務器后，服務器將向客戶端發(fā)送RST數(shù)據(jù)段，客戶端在調(diào)用第二個write_all函數(shù)時將被SIGPIPE信號中斷,顯示BrokenPipeServerServTCPClientTCPClientClosesSendFINtoClient(FIN_WAIT_1)ReceiveFINACKfromClient(FIN_WAIT_2)SendDATAACKandRSTtoClientSendDATAtoServ

11、erWriteReceiveRSTfromServerASIGPIPE6.4SendFINACKtoServerRReadreturn0(CLOSE_WAIT)(2) 客戶端在調(diào)用第二個write_all函數(shù)前收到FIN數(shù)據(jù)段，認為服務器不再發(fā)送數(shù)據(jù)，但write_all函數(shù)成功，數(shù)據(jù)到達服務器后，服務器將向客戶端發(fā)送RST數(shù)據(jù)段，此時如果在RSt字段沒有到達客戶端之前調(diào)用函數(shù)read_resp,由于已經(jīng)收到FIN字段，read_resp函數(shù)將返回0;如果客戶端已經(jīng)收到RST數(shù)據(jù)段，則返回CONNREST(3) 客戶端在調(diào)用read_resp函數(shù)前收到FIN數(shù)據(jù)段，read_resp函數(shù)返回0

12、服務器主機崩潰由于服務器主機復位，或斷線會造成這種情況，主機崩潰和進程終止不同，系統(tǒng)不會關閉進程擁有的socket客戶端在等待服務器數(shù)據(jù)時服務器主機崩潰調(diào)用read_resp函數(shù)過程中服務器主機崩潰，客戶端將永遠阻塞，除非設置了讀超時選項客戶端向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)時服務器主機崩潰,read_all函數(shù)阻塞，直到（1） write_all函數(shù)成功執(zhí)行（拷貝到系統(tǒng)緩沖區(qū)）TCP協(xié)議重發(fā)數(shù)據(jù)達到限制次數(shù)后，返回錯誤ETIMEOUTServerCloseServTCPClientTCP.SendFINtoClient(FIN_WAIT_1)TimeoutSendFINACKtoServer(CLOSE_W

13、AIT)ReceiveFINACKfromClient(FIN_WAIT_2)ClientSendDATAtoServerReadreturnETIMEOUTReadreturn0（2） 當發(fā)送數(shù)據(jù)需要經(jīng)過路由器時，路由器會發(fā)現(xiàn)服務器主機不可達，向客戶端返回ICMP消息，函數(shù)調(diào)用read_all返回錯誤EHOSTUNREACH。ServerCloseServTCPClientTCPClientSendFINtoClient(FIN_WAIT_1)ReceiveFINACKfromClient(FIN_WAIT_2)SendFINACKtoServerSendDATAtoServer(CLOSE

14、_WAIT)ReceiveICMPReadreturn0WriteReadreturnEHOSTUNREACH6.5客戶端主機崩潰（類似于服務器主機崩潰）服務器接收客戶端請求時客戶端主機崩潰服務器的read_requ函數(shù)將永遠阻塞，由于服務器是循環(huán)服務器，因此服務器永遠阻塞，導致服務失效，可以采用并發(fā)服務器避免服務器向客戶端返回響應時客戶端主機崩潰write_all函數(shù)成功執(zhí)行（拷貝到系統(tǒng)緩沖區(qū)），read_all函數(shù)阻塞，直到TCP協(xié)議相發(fā)數(shù)據(jù)達到限制次數(shù)后，返回錯誤ETIMEOUT補充知識：多源文件程序編譯1 .分別編譯各個源文件，利用生成的中間文件（后綴為.0）生成可執(zhí)行程序gcc-cf

15、tpclient.cgcc-ccomm_func.cgcc-oftpclientftpclient.ocomm_func.o2 .生成makefile,利用make整體編譯make命令：makefmakefilemakefile中最重要的是描述文件的依賴關系，一般格式為target:componets依賴關系TABrule規(guī)則（TAB不能省略）第一種makefile（內(nèi)容較多，容易理解）#ftpclientmakefile注釋ftpclient:ftpclient.ocomm_func.ogcc-oftpclientftpclient.ocomm_func.o#以下為各個組成元素的子元素及生成方法ftpclient.o:ftpclient.ccomm_func.hgcc-cftpclient.ccomm_func.o:comm_func.ccomm_func.hgcc-ccomm_func.c第二種makefile$-目標文件，$A所有的依賴文件，$-第一個依賴文件#ftpc