基于Linux操作系统下的TCP/IP网络通信研究与应用

Linux支持BSD的套接字和全部的TCP/IP协议，是通过网络协议将其视为一组相连的软件层来实现的，BSD套接字（BSD Socket）由通用的套接字管理软件支持，该软件是INET套接字层，用来管理基于IP的TCP与UDP端口到端口的互联问题，从协议分层来看，IP是网络层协议，TCP是一个可靠的端口到端口的传输层协议，他是利用IP层进行传接报文的，同时也是面向连接的，通过建立一条虚拟电路在不同的网路间传输报文，保证所传输报文的无丢失性和无重复性。用户数据报文协议（User Datagram Protocol，UDP）也是利用IP层传输报文，但他是一个非面向连接的传输层协议，利用IP层传输报文时，当目的方网际协议层收到IP报文后，必须识别出该报文所使用的上层协议（即传输层协议），因此，在IP报头上中，设有一个"协议"域（Protocol）。通过该域的值，即可判明其上层协议类型，传输层与网络层在功能说的最大区别是前者提供进程通信能力，而后者则不能，在进程通信的意义上，网络通信的最终地址不仅仅是主机地址，还包括可以描述进程的某种标识符，为此，TCP/UDP提出了协议端口（Protocol Port）的概念，用于标识通信的进程，例如，Web服务器进程通常使用端口80，在/etc/services文件中有这些注册了的端口地址。

对于TCP传输，传输节点间先要建立连接，然后通过该连接传输已排好序的报文，以保证传输的正确性，IP层中的代码用于实现网际协议，这些代码将IP头增加到传输数据中，同时也把收到的IP报文正确的传送到TCP层或UDP层。TCP是一个面向连接协议，而UDP则是一个非面向连接协议，当一个UDP报文发送出去后，Linux并不知道也不去关心他是否成功地到达了目的的主机，IP层之下，是支持所有Linux网络应用的网络设备层，例如点到点协议（Point to Point Protocol，PPP）和以太网层。网络设备并非总代表物理设备，其中有一些（例如回送设备）则是纯粹的软件设备，网络设备与标准的Linux设备不同，他们不是通过Mknod命令创建的，必须是底层软件找到并进行了初始化之后，这些设备才被创建并可用。因此只有当启动了正确设置的以太网设备驱动程序的内核后，才会有/dev/eth0文件，ARP协议位于IP层和支持地址解析的协议层之间。

3 网络通信原理

所有的网络通信就其实现技术可以分为两种，线路交换和包交换，计算机网络一般采用包交换，TCP使用了包交换通信技术，计算机网络中所传输的数据，全部都以包（Packet）这个单位来发送，包由"报头"和"报文"组成，结构如图2所示，在"报头"中记载有发送主机地址，接收主机地址及与报文内容相关的信息等，在"报文"中记载有需要发送的数据，网络中的每个主机和路由器中都有一个路由寻址表，根据这个路由表，包就可以通过网络传送到相应的目的主机。