TCPIP作业

TCP/IP 与Internet学院：班级：学号：姓名：一．什么是TCP/IP协议是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，即传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。

虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议，传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，但TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。

通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。

TCP/IP是用于计算机通信的一组协议，我们通常称它为TCP/IP协议族。

之所以说TCP/IP是一个协议族，是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，这些协议一起称为TCP/IP协议。

TCP(Transport Control Protocol)传输控制协议IP(Internetworking Protocol)网间网协议UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议ICMP(Internet Control Message Protocol)互联网控制信息协议SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传输协议SNMP(Simple Network manage Protocol)简单网络管理协议FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议ARP(Address Resolation Protocol)地址解析协议一．TCP/IP的结构TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网间网层、传输层、应用层。

每个层次的功能描述如下：●网络接口层这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层●网间网层负责相邻计算机之间的通信。

其功能包括三方面。

一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。

二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。

三、处理路径、流控、拥塞等问题。

●传输层提供应用程序间的通信。

其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。

为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。

●应用层向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。

远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。

TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。

文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。

TCP/IP的五层结构图如下：TCP报头TCP报头总长最小为20个字节，其报头结构如下图（图1）所示；二．TCP/IP 的相关函数的分析#include<netdb.h>int getaddrinfo( const char *hostname, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **result );返回0：成功返回非0：出错hostname:一个主机名或者地址串(IPv4的点分十进制串或者IPv6的16进制串) service：一个服务名或者10进制端口号数串。

hints：可以是一个空指针，也可以是一个指向某个addrinfo结构的指针，调用者在这个结构中填入关于期望返回的信息类型的暗示。

举例来说：如果指定的服务既支持TCP 也支持UDP，那么调用者可以把hints结构中的ai_socktype成员设置成SOCK_DGRAM使得返回的仅仅是适用于数据报套接口的信息。

本函数通过result指针参数返回一个指向addrinfo结构链表的指针，而addrinfo结构定义在头文件netdb.h中：struct addrinfo{int ai_flags;int ai_family;int ai_socktype;int ai_protocol;socklen_t ai_addrlen;char *ai_canonname;struct sockaddr *ai_addr;struct addrinfo *ai_next;};如果本函数返回成功，那么由result参数指向的变量已被填入一个指针，它指向的是由其中的ai_next成员串联起来的addrinfo结构链表。

可以导致返回多个addrinfo结构的情形有以下2个：1. 如果与hostname参数关联的地址有多个，那么适用于所请求地址簇的每个地址都返回一个对应的结构。

2. 如果service参数指定的服务支持多个套接口类型，那么每个套接口类型都可能返回一个对应的结构，具体取决于hints结构的ai_socktype成员。

我们必须先分配一个hints结构，把它清零后填写需要的字段，再调用getaddrinfo然后遍历一个链表逐个尝试每个返回地址。

getaddrinfo解决了把主机名和服务名转换成套接口地址结构的问题。

其中，如果getaddrinfo出错，那么返回一个非0的错误值。

#include<netdb.h>const char *gai_strerror( int error );该函数以getaddrinfo返回的非0错误值的名字和含义为他的唯一参数，返回一个指向对应的出错信息串的指针。

由getaddrinfo返回的所有存储空间都是动态获取的，这些存储空间必须通过调用freeaddrinfo返回给系统。

#include< netdb.h >void freeaddrinfo( struct addrinfo *ai );ai参数应指向由getaddrinfo返回的第一个addrinfo结构。

这个连表中的所有结构以及它们指向的任何动态存储空间都被释放掉。

例子：struct addrinfo *host_serv( const char *host, const char *serv, int family, int socktype ){int n;struct addrinfo hints, *res;bzero( &hints, sizeof(struct addrinfo) );hints.ai_flags = AI_CANONNAME;hints.ai_family = family;hints.ai_socktype = socktype;if( (n = getaddrinfo( host, serv, &hints, &res ) ) != 0 )return (NULL);return ( res );}inaddroute函数用rtrequest可以创建一个新的路由表记录项，它们或者是RTMADD命令的结果，也可能是RTMRESOLVE命令的结果。

这两个命令都会从已经存在并且设置了克隆标志的记录项中创建一个新的记录项。

创建以后就要调用rnhaddaddr函数，我们在Internet协议中看到的是inaddroute函数。

如果所增加的路由不是一个主机路由，也没有设置克隆标志，这时就要检查路由表的主键(IP地址)。

如果IP地址不是一个多播地址，该新创建的路由表记录项就要设置克隆标志。

rnaddroute为路由表增加记录项。

这个函数的功能是为所有非多播网络路由设置克隆标志，包括默认的路由。

这个克隆标志的作用是为任何一个在路由表中能够查到一条非多播网络路由或默认路由的目的地址创建一个新的主机路由。

这个新克隆的主机路由是在它第一次查找时创建的。

这里根据网络堆栈进行TCP协议的read函数进行编程分析。

首先是总体的调用顺序：(从用户通过tcp/协议进入物理层。

当然还有udp,icmp等。

)（用户程序）read()-> sys_read()->sock_read()->inet_read()->tcp_read()；先说到这里。

从sock_read()开始调用接口函数为static int sock_read(struct inode* inode, struct file *file, char *ubuf, int size){1、sock = socki_loopup(indoe) ; /*这个根据节点找到对应socket结构的指针2、verify_arae(VERIFY_WRITE, ubuf, size)/*给内核提供写时赋值的渠道*/3、sock->ops->read(sock, ubuf, size, (file->f_flags & O_NONBLOCK)) /*这里就是调用inet_read()*/}这个结构来自这里：/*sock->ops为struct proto_ops结构，因为是inet域，sock->ops被赋值为inet_proto_ops。

如果是unix域，就被赋值为unix_proto_ops 类似的。

static struct proto_ops inet_proto_ops ＝{AF_INET,inet_create,. . .inet_read,. . .}所以后面调用的是inet_read()函数：static int inet_read(struct socket *sock, char *ubuf, int size, int noblock) /*noblock，发生阻塞时是否立即返回, *ubuf指向用户内存的地址，int size，读取的大小，sock 对应的接口文件*/{struct sock *sk = (struct sock *) sock->data; /*data域一般都是存放里面的小的重要的数据结构类型，比如sokect->data 是sock 类型，而sock->data 就是sk_buff类型*/1、inet_autobind(sk) /*这个函数为sk结构分配一个端口号*/2、sk->prot->read(sk, (unsigned char *)ubuf, size, noblock, 0);}先说inet_autobind:static inet_auto_bind(struct sock *sk){. . .1.1、sk->num = get_new_socknum(sk->prot, 0); /*这里真正是分配端口号的函数*/1.2 put_sock(sk->num, sk); /*这里是将sock结构的sk，送入其对应协议的端口号队列，sk->num是大于1024的*/. . .}1.3void put_sock(unsigned short num, struct sock *sk){struct sock *sk1;struct sock *sk2; /*这里定义两个sock*结构为了让sk进入队列任意两个结构之间，后面见到*/. . . .num = num &(SOCK_ARRAY_SIZE - 1); /*因为数组中队列最大下标为255。