基本信息
内容简介
目录
《Windows网络编程》
编委会
丛书序
前言
教学和阅读建议
第1章 网络应用程序设计基础1
1.1 计算机网络基础1
1.1.1 协议层次和服务模型1
1.1.2 网络程序寻址方式4
1.2 分布式网络应用程序6
1.3 网络编程方法纵览7
1.3.1 面向应用的网络编程方法7
1.3.2 基于TCP/IP协议栈的网络编程方法8
1.3.3 面向原始帧的网络编程方法8
习题9
第2章 网络程序通信模型10
2.1 网络应用软件与网络通信之间的关系10
2.2 会聚点问题11
2.3 客户/服务器模型12
2.3.1 基本概念12
编委会
丛书序
前言
教学和阅读建议
第1章 网络应用程序设计基础1
1.1 计算机网络基础1
1.1.1 协议层次和服务模型1
1.1.2 网络程序寻址方式4
1.2 分布式网络应用程序6
1.3 网络编程方法纵览7
1.3.1 面向应用的网络编程方法7
1.3.2 基于TCP/IP协议栈的网络编程方法8
1.3.3 面向原始帧的网络编程方法8
习题9
第2章 网络程序通信模型10
2.1 网络应用软件与网络通信之间的关系10
2.2 会聚点问题11
2.3 客户/服务器模型12
2.3.1 基本概念12
前言
在信息化高度发展的今天，网络应用层出不穷，技术日新月异。越来越多的应用运行在网络环境下，这就要求程序员能够在最普及的Windows操作系统上开发网络应用程序。目前，国内大批专门从事网络技术开发与技术服务的研究机构和高科技企业需要网络基础扎实、编程技术精湛的专业技术人才。作为计算机网络课程体系的重要组成部分，网络编程相关课程已在国内各大高校开设。
本书详细地介绍了网络编程的基本原理，剖析了网络应用程序实现与套接字实现和协议实现之间的关联，重点阐述了Windows Sockets编程和WinPcap编程的主要思想和程序设计方法，分析了不同编程方法的适用性和优缺点。通过本书内容的学习，读者可以熟悉Windows系统中网络编程的基本方法，系统掌握网络数据处理的原理和技术，提高网络实践能力，为将来从事网络技术研究、网络应用程序开发和网络管理等工作打下坚实的基础。
本书着眼于基本技能的训练和强化，以问题为牵引，由浅入深，辅以前后贯穿的范例实验，力求将编程方法的适用场合分析透彻，将网络编程的原理解释清楚，将网络通信中遇到的瓶颈问题优化改进。本书共分9章和1个附录。第1～3章阐述网络编程所涉及的相关基础知识，包括分布式网络应用程序的结构、TCP/IP协议基础、网络程序通信模型和网络数据的内容与形态等；第4～7章重点介绍Windows Sockets编程的基本方法，包括协议软件接口、套接字的基本概念，Windows Sockets中流式套接字、数据报套接字和原始套接字三种基本套接字的适用场合、通信功能、处理细节和优化策略等；第8章比较详尽地讲解了Windows系统中常用的7种I/O模型的基本概念、相关函数、编程框架和应用场合；第9章重点阐述了基于WinPcap的网络数据构造、捕获、过滤和分析技术；附录部分给出了Windows Sockets错误码和错误原因。
为了方便读者阅读和学习，编者根据本书内容另外提供了课后习题和解答、PPT课件、使用Visual Studio 2008开发的Visual C++应用程序源代码等辅助教学资源。读者可以登录机械工业出版社华章公司网站（http://www.hzbook.com/）免费下载。
本书由解放军信息工程大学网络空间安全学院组织编写，刘琰完成了本书全部章节的撰写和示例代码编码，王清贤教授参与部分章节的编写并审校全书，刘龙和陈熹完成了本书习题和教学资源的制作和整理。
本书是编者根据多年开发网络应用程序和研究相关课程教学的经验，并在多次编写的内部交流讲义的基础上修改而成的。由于网络技术的快速发展，加之作者水平有限，疏漏和错误之处在所难免，恳请读者和有关专家不吝赐教。
编者
2013年6月
本书详细地介绍了网络编程的基本原理，剖析了网络应用程序实现与套接字实现和协议实现之间的关联，重点阐述了Windows Sockets编程和WinPcap编程的主要思想和程序设计方法，分析了不同编程方法的适用性和优缺点。通过本书内容的学习，读者可以熟悉Windows系统中网络编程的基本方法，系统掌握网络数据处理的原理和技术，提高网络实践能力，为将来从事网络技术研究、网络应用程序开发和网络管理等工作打下坚实的基础。
本书着眼于基本技能的训练和强化，以问题为牵引，由浅入深，辅以前后贯穿的范例实验，力求将编程方法的适用场合分析透彻，将网络编程的原理解释清楚，将网络通信中遇到的瓶颈问题优化改进。本书共分9章和1个附录。第1～3章阐述网络编程所涉及的相关基础知识，包括分布式网络应用程序的结构、TCP/IP协议基础、网络程序通信模型和网络数据的内容与形态等；第4～7章重点介绍Windows Sockets编程的基本方法，包括协议软件接口、套接字的基本概念，Windows Sockets中流式套接字、数据报套接字和原始套接字三种基本套接字的适用场合、通信功能、处理细节和优化策略等；第8章比较详尽地讲解了Windows系统中常用的7种I/O模型的基本概念、相关函数、编程框架和应用场合；第9章重点阐述了基于WinPcap的网络数据构造、捕获、过滤和分析技术；附录部分给出了Windows Sockets错误码和错误原因。
为了方便读者阅读和学习，编者根据本书内容另外提供了课后习题和解答、PPT课件、使用Visual Studio 2008开发的Visual C++应用程序源代码等辅助教学资源。读者可以登录机械工业出版社华章公司网站（http://www.hzbook.com/）免费下载。
本书由解放军信息工程大学网络空间安全学院组织编写，刘琰完成了本书全部章节的撰写和示例代码编码，王清贤教授参与部分章节的编写并审校全书，刘龙和陈熹完成了本书习题和教学资源的制作和整理。
本书是编者根据多年开发网络应用程序和研究相关课程教学的经验，并在多次编写的内部交流讲义的基础上修改而成的。由于网络技术的快速发展，加之作者水平有限，疏漏和错误之处在所难免，恳请读者和有关专家不吝赐教。
编者
2013年6月
书摘
第1章网络应用程序设计基础
网络编程的基础是计算机网络，本章简要讲述网络程序设计中涉及的计算机网络方面的基础知识，包括各种网络术语、网络拓扑结构、网络协议等。基于计算机网络开发的分布式网络应用程序种类多样，设计需求也千差万别，本章对常用的网络程序设计方法进行归纳，由高层至底层分别介绍了面向应用的网络编程方法、基于TCP/IP协议栈的网络编程方法和面向原始帧的网络编程方法。
1.1计算机网络基础
1.1.1协议层次和服务模型
计算机网络，是指将地理位置不同且具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。总的来说，计算机网络的组成基本上包括计算机、网络操作系统、传输媒体以及相应的应用软件四部分。
计算机网络是一个极为复杂的系统，网络中有许多部分：大量的应用程序和协议、各种类型的端系统，以及各种类型的链路级媒体。面对这种复杂的系统，如何简化管理是非常重要的。为了降低设计难度，网络设计者以分层的方式组织协议以及实现这些协议的网络硬件和软件。协议分层具有概念化和结构化的优点，每一层都建立在它的下层之上，使用它的下层提供的服务，下层对它的上层隐藏服务实现的细节。
一个机器上的第n层与另一个机器的第n层交流，所使用的规则和协定合起来被称为第n层协议。这里的协议，是指通信双方关于如何进行通信的一种约定，每个协议属于某个层次。特定系统所使用的一组协议被称为协议栈（protocol stack）。
1. OSI参考模型
在OSI出现之前，计算机网络中存在多种体系结构，其中以IBM公司的系统网络体系结构（System Network Architecture，SNA）和DEC公司的数字网络体系结构（Digital Network Architecture，DNA）最为著名。为了解决不同体系结构的网络互连问题，国际标准化组织ISO于1981年制定了开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM）。这个模型把网络通信的工作分为7层，它们由低到高分别是物理层（physical layer）、数据链路层（data link layer）、网络层（network layer）、传输层（transport layer）、会话层（session layer）、表示层（presentation layer）和应用层（application layer），如图1-1a所示。
图1-1OSI参考模型与TCP/IP参考模型
第1层到第3层属于OSI参考模型的低三层，负责创建网络通信连接的链路；第4层到第7层为OSI参考模型的高四层，具体负责端到端的数据通信。每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持，而网络通信则可以自上而下（在发送端）或者自下而上（在接收端）双向进行。当然并不是每一通信都需要经过OSI的全部七层，有的甚至只需要双方对应的某一层即可。物理接口之间的转接，以及中继器与中继器之间的连接就只需在物理层中进行；而路由器与路由器之间的连接则只需经过网络层以下的三层。总的来说，双方的通信是在对等层次上进行的，不能在不对等层次上进行。
2. TCP/IP参考模型
ISO制定的OSI参考模型过于庞大、复杂，招致了许多批评。与此对照，由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。
TCP/IP协议栈是美国国防部高级研究规划局计算机网（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）和其后继因特网使用的参考模型。TCP/IP参考模型分为五个层次：应用层、传输层、网络层、链路层和物理层，如图1-1b所示。
在TCP/IP参考模型中，去掉了OSI参考模型中的会话层和表示层（这两层的功能被合并到应用层实现）。以下分别介绍各层的主要功能。
（1）应用层
应用层是网络应用程序及其应用层协议存留的层次。TCP/IP协议簇的应用层协议包括Finger（用户信息协议）、文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）、超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol，HTTP）、Telent（远程终端协议）、简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）、因特网中继聊天（Internet Relay Chat，IRC）、网络新闻传输协议（Network News Transfer Protocol，NNTP）等。
应用层之间交换的数据单位为消息流或报文（message）。
（2）传输层
在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议，即传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）。
网络编程的基础是计算机网络，本章简要讲述网络程序设计中涉及的计算机网络方面的基础知识，包括各种网络术语、网络拓扑结构、网络协议等。基于计算机网络开发的分布式网络应用程序种类多样，设计需求也千差万别，本章对常用的网络程序设计方法进行归纳，由高层至底层分别介绍了面向应用的网络编程方法、基于TCP/IP协议栈的网络编程方法和面向原始帧的网络编程方法。
1.1计算机网络基础
1.1.1协议层次和服务模型
计算机网络，是指将地理位置不同且具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。总的来说，计算机网络的组成基本上包括计算机、网络操作系统、传输媒体以及相应的应用软件四部分。
计算机网络是一个极为复杂的系统，网络中有许多部分：大量的应用程序和协议、各种类型的端系统，以及各种类型的链路级媒体。面对这种复杂的系统，如何简化管理是非常重要的。为了降低设计难度，网络设计者以分层的方式组织协议以及实现这些协议的网络硬件和软件。协议分层具有概念化和结构化的优点，每一层都建立在它的下层之上，使用它的下层提供的服务，下层对它的上层隐藏服务实现的细节。
一个机器上的第n层与另一个机器的第n层交流，所使用的规则和协定合起来被称为第n层协议。这里的协议，是指通信双方关于如何进行通信的一种约定，每个协议属于某个层次。特定系统所使用的一组协议被称为协议栈（protocol stack）。
1. OSI参考模型
在OSI出现之前，计算机网络中存在多种体系结构，其中以IBM公司的系统网络体系结构（System Network Architecture，SNA）和DEC公司的数字网络体系结构（Digital Network Architecture，DNA）最为著名。为了解决不同体系结构的网络互连问题，国际标准化组织ISO于1981年制定了开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM）。这个模型把网络通信的工作分为7层，它们由低到高分别是物理层（physical layer）、数据链路层（data link layer）、网络层（network layer）、传输层（transport layer）、会话层（session layer）、表示层（presentation layer）和应用层（application layer），如图1-1a所示。
图1-1OSI参考模型与TCP/IP参考模型
第1层到第3层属于OSI参考模型的低三层，负责创建网络通信连接的链路；第4层到第7层为OSI参考模型的高四层，具体负责端到端的数据通信。每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持，而网络通信则可以自上而下（在发送端）或者自下而上（在接收端）双向进行。当然并不是每一通信都需要经过OSI的全部七层，有的甚至只需要双方对应的某一层即可。物理接口之间的转接，以及中继器与中继器之间的连接就只需在物理层中进行；而路由器与路由器之间的连接则只需经过网络层以下的三层。总的来说，双方的通信是在对等层次上进行的，不能在不对等层次上进行。
2. TCP/IP参考模型
ISO制定的OSI参考模型过于庞大、复杂，招致了许多批评。与此对照，由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。
TCP/IP协议栈是美国国防部高级研究规划局计算机网（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）和其后继因特网使用的参考模型。TCP/IP参考模型分为五个层次：应用层、传输层、网络层、链路层和物理层，如图1-1b所示。
在TCP/IP参考模型中，去掉了OSI参考模型中的会话层和表示层（这两层的功能被合并到应用层实现）。以下分别介绍各层的主要功能。
（1）应用层
应用层是网络应用程序及其应用层协议存留的层次。TCP/IP协议簇的应用层协议包括Finger（用户信息协议）、文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）、超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol，HTTP）、Telent（远程终端协议）、简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）、因特网中继聊天（Internet Relay Chat，IRC）、网络新闻传输协议（Network News Transfer Protocol，NNTP）等。
应用层之间交换的数据单位为消息流或报文（message）。
（2）传输层
在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议，即传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）。
