第四章：基于TCP的服务端/客户端（1）
1. 请说明TCP/IP的4层协议栈，并说明TCP和UDP套接字经过的层级结构差异
应用层
传输层
网络层
网络接口层
链路层—>IP层—>TCP层—>应用层
链路层—>IP层—>UDP层—>应用层
2. 请说出TCP/IP协议栈中链路层和IP层的作用，并给出两者关系。
链路层是LAN、WAN、MAN等网络标准相关的协议栈，是定义物理性质标准的层级。相反，IP层是定义网络传输数据标准的层级。即IP层负责以链路层为基础的数据传输。
3. 为何需要把TCP/IP协议栈分成4层（或7层）？结合开放式系统回答
将复杂的TCP/IP协议分层化的话，就可以将分层的层级标准发展成开放系统。实际上，TCP/IP是开放系统，各层级都被标准化，并以该标准为依据组成了互联网。因此，按照不同层级标准，硬件和软件可以相互替代，这种标准化是TCP/IP蓬勃发展的依据。
4. 客户端调用connect函数向服务器端发送连接请求。服务器端调用哪个函数后，客户端可以调用connect函数？
listen函数，客户端才可以调用connect函数
5. 什么时候创建连接请求等待队列？它有何作用？与accept有什么关系
listen函数的调用创建了请求等待队列。它是存储客户端连接请求信息的空间。accept函数调用后，将从本地存储的连接请求信息取出，与客户端建立连接。
6. 客户端中为何不需要调用bind函数分配地址？如果不调用bind函数，那何时、如何向套接字分配IP地址和端口号？
客户端是请求连接的程序，不是一个接收连接的程序。所以，指导服务器的地址信息是更重要的因素，没有必要通过bind函数明确地分配地址信息。但是，要想和服务器通信，必须将自己的地址信息分配到套接字上，因此，在connect函数调用时，自动把IP地址和端口号输入到套接字上。
7. 将第一章hello服务器改写成迭代版本
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
void error_handling(char* message);
int main(int argc, char* argv[]) {
int serv_sock;
int clnt_sock;
struct sockaddr_in serv_addr;
struct sockaddr_in clnt_addr;
socklen_t clnt_addr_size;
char message[] = "Hello world!";
if (argc != 2) {
printf("Usgae : %s <port>\n", argv[0]);
exit(1);
}
// 调用socket函数创建套接字
// printf("PF_INET : %d, SOCK_STREAM : %d\n",PF_INET, SOCK_STREAM); // 2 1
serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (serv_sock == -1) {
error_handling("socket() error");
}
// printf("sizeof(serv_addr): %ld\n",sizeof(serv_addr)); // 16
// printf("sizeof(sockaddr_in): %d",sizeof(sockaddr_in));
// printf("AF_INET: %d\n",AF_INET); // 2
// printf("INADDR_ANY: %d\n",INADDR_ANY); // 0
// printf("htonl(INADDR_ANY): %d\n",htonl(INADDR_ANY)); // 0
// printf("atoi(argv[1]): %d\n",atoi(argv[1])); // 9190
// printf("htons(atoi(argv[1])): %d\n",htons(atoi(argv[1]))); // 58915
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
// 调用bind函数分配IP地址和端口号
if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr))) {
error_handling("bind() error");
}
//调用listen函数将套接字转为可接收连接状态
if (listen(serv_sock, 5) == -1) {
error_handling("listen() error");
}
clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
// 调用accept函数受理连接请求，没有连接，就等待
while(1){
clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
if (clnt_sock == -1) {
error_handling("accept() error");
}else{
printf("Connect client %d\n", clnt_sock);
}
write(clnt_sock, message, sizeof(message));
close(clnt_sock);
printf("close client %d\n", clnt_sock);
}
close(serv_sock);
return 0;
}
void error_handling(char* message) {
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
