Linux网络编程中文版，大小为23M

第1 章Linux操作系统概述................... .......................................................................... 2 1.1 Linux发展历史........................................................ 2 1.1.1 Linux的诞生和发展.............................................. 2 1.1.2 Linux名称的由来........................................ ........ 3 1.2 Linux的发展要素...................................................... 3 1.2.1 U N I X操作系统.................................................. 4 1.2.2 Minix操作系统.................................................. 4 1.2.3 POSIX 标准.....................................................4 1.3 Linux 与 U N I X 的异同.................................................. 5 1 . 4 操作系统类型选择和内核版本的选择..................................... 5 1.4.1常见的不同公司发行的Linux异同................................. 6 1.4.2 内核版木的选择..................................................6 1.5 Linux的系统架构...................................................... 7 1.5.1 Linux内核的主要模块............................................ 7 1.5.2 Linux的文件结构................................................ 9 1.6 G N U 通用公共许可证..................................................10 1.6.1 G P L许可证的历史.............................................. 10 1.6.2 G P L 的白由理念................................................ 10 1.6.3 G P L 的基本条款................................................ 11 1.6.4关于G P L 许町证的争议......................................... 12 1.7 Linux软件开发的可借鉴之处........................：.................. 12 1-8 .................................................................13 第2 章Linux编程环境....................................................................................................14 2.1 Linux环境下的编辑器................................................. 14 2.1.1 v i m使用简介...................................................14 2 . 1 . 2使用v i m建立文件.............................................. 15 2 . 1 . 3使用v i m编辑文本.............................................. 16 2.1.4 v i m的格式设置.................................................18 目录 2.1.5 vim 配置文件....................................................................................................... .. 2 . 1 . 6 使用其他编辑器................................................................................................... 2.2 Linux下的G C C 编译器工具集.......................................... 19 2.2.1 G C C 简介......................................................19 2 . 2 . 2 编译程序的基本知识......................................................................................... 21 2.2.3 .单个文件编译成执行文件........................................ 22 2 . 2 . 4编译生成目标文件.............................................. 22 2 . 2 . 5多文件编译............ ........................................ 23 2.2.6 预处理........................................................ 24 2 . 2 . 7编译成汇编语言.................................................24 2 . 2 . 8生成和使用静态链接库.......................................... 25 2 . 2 . 9生成动态链接库.................................................26 2.2.10动态加载库................................................... 29 2.2.11 G C C 常用选项................................................ 31 2 . 2 . 1 2编译环境的搭建................................................33 2.3 Makefile 文件简介.....................................................34 2.3.1 一个多文件的工程例子............................. ............. 34 2 . 3 . 2多文件工程的编译.............................................. 36 2.3.3 Makefile 的规则.................................................37 2.3.4 Makefile 中使用变量............................................ 39 2 . 3 . 5搜索路径...................................................... 43 2 . 3 . 6自动推导规则.................................................. 44 2.3.7 递归 make......................................................44 2.3.8 Makefile 中的函数.............................................. 46 2 . 4 用G D B 调试程序..................................................... 47 2 . 4 . 1编译可调试程序.................................................48 2.4.2 使用G D B 调试程序............................................. 49 2.4.3 G D B 常用命令..................................................52 2.4.4 其他的 G D B ....................................................59 2.5 顿.................................................................60 第3 章文件系统简介........................................................ 61 3.1 Linux下的文件系统.................................................. 61 3.1.1 Linux下文件的内涵............................................. 61 3.1.2 文件系统的创建................................................. 62 3 . 1 . 3挂接文件系统.................................................. 64 3.1.4 索弓丨节点 inode.......... •'...................................... 65 3.1.5 普通文件...................................................... 66 3 . 1 . 6设备文件...................................................... 66 3 . 1 . 7虚拟文件系统V F S .............................................. 68 目录 3.2 文件的通用操作方法................................................. 72 3 . 2 . 1文件描述符.................................................... 72 3 . 2 . 2打开创建文件open()、create()函数................................ 72 3 . 2 . 3关闭文件closeO函数............................................ 76 3 . 2 . 4读取文件read()函数............................................. 77 3.2.5 写文件write()函数.............................................. 79 3 . 2 . 6文件偏移lseekO函数............................................ 80 3 . 2 . 7获得文件状态fstat()函数.....................•'................... 83 3 . 2 . 8文件空间映射m m a p ()函数....................................... 85 3 . 2 . 9文件属性fcntl()函数............................................. 88 3. 2 . 1 0文件输入输出控制ioctl()函数....................................92 3.3 socket文件类型....................................................... 93 3.4 /J、@ .................................................................93 第4 章程序、进程和线程.................................................... 94 4 . 1 程序、进程和线程的概念.............................................. 94 4 . 1 . 1程序和进程的差别............................................ ’."94 4.1.2 Linux环境下的进程............................................. 95 4 . 1 . 3进程和线程.................................................... 96 4 . 2 进程产生的方式...................................................... 96 4.2.1 进程号........................................................ 96 4.2.2 进蟬复制 fork()................................................. 97 4.2.3 system()方式....................................................98 4.2.4 进程执行exec()函数系列......................................... 99 4 . 2 . 5所有用户态进程的产生进程init................................. 100 4 . 3 进程间通信和同步................................................... 101 4.3.1 半双工管道................................................... 101 4.3.2 命名管道..................................................... 107 4.3.3 消息队列..................................................... 108 4 . 3 . 4消息队列的一个例子........................................... 114 4.3.5 信号量......................... .............................. 116 4 . 3 . 6共享内存..................................................... 121 4.3.7 信号.......................................................... 124 4.4 Linux下的线程...................................................... 127 4 . 4 . 1多线程编程实例................................................127 4.4.2 Linux 下线程创建函数 pthread_create()............................ 129 4.4.3 线程的结束函数 pthread_join()和 pthread_exit().....................129 4.4.4 线程的属性................................................... 130 4 . 4 . 5线程间的互斥................................................. 132 4 . 4 . 6线程中使用信号量..............................................133 • VII • n 录 4-5 純............................................................... 136 第2 篇Linux用户层网络编程 第5 章T C P / I P协议族简介.................................................. 138 5.1 O S I网络分层介绍....................................................138 5.1.1 O S I网络分层结构............................................. 138 5.1.2 O S I的7 层网络结构........................................... 139 5.1.3 O S I参考模塑中的数据传输..................................... 140 5.2 TCP/IP 协议找....................................................... 141 5.2.1 TCP/IP协议栈参考模型......................................... 141 5 . 2 . 2主机到网络层协议............................................. 143 5.2.3 IP 协议....................................................... 144 5.2.4 网际控制报文协议（ICMP) .................................... 146 5.2.5 传输控制协议（TCP) ......................................... 150 5 . 2 . 6用户数据报文协议（U D P ) ..................................... 154 5 . 2 . 7地址解析协议（A R P) ......................................... 156 5.3 IP地址分类与T C P / U D P端U .......................................... 158 5 . 3 . 1因特网中IP地址的分类........................................ 159 5.3.2 子网掩码(subnet mask address) ................................ 161 5.3.3 IP地址的配置................................................. 162 5.3.4 端口......................................................... 163 5 . 4 主机字节序和网络字节序............................................. 163 5 . 4 . 1字节序的含义................................................. 164 5 . 4 . 2网络字节序的转换............................................. 164 5.5 /J、@ ........................................................... .....166 第6 章应用层网络服务程序简介...................... ;..................... 167 6.1 H T T P协议和服务....................................................167 6.1.1 H T T P 协议概述.................................................167 6.1.2 H T T P协议的基本过程.......................................... 168 6.2 F T P协议和服务......................................................170 6.2.1 F T P协议概述..................................................170 6.2.2 F T P协议的工作模式........................................... 172 6.2.3 F T P协议的传输方式........................................... 172 6.2.4 —个简单的F T P过程........................................... 173 6.2.5 常用的F T P工具............................................... 173 6.3 T E L N E T协议和服务................................................. 174 6 . 3 . 1远程登录的基本概念........................................... 174 • VIII • 目录 6 . 3 . 2使用T E L N E T协议进行远程登录的工作过程...................... 174 6.3.3 T E L N E T 协议................................................. 174 6.4 N F S 协议和服务......................................................176 6.4.1 安装N F S服务器和客户端...................................... 176 6 . 4 . 2服务器端的设定................................................176 6 . 4 . 3客户端的操作................................................. 177 6.4.4 showmount 命令................................................177 6 . 5 自定义网络服务..................................................... 177 6.5.1 xinetd/inetd....................................................178 6.5.2 xinetd月艮务配置................................................178 6 . 5 . 3自定义网络服务............................................... 179 6.6 小结................................................................180 第7 章T C P 网络编程基础...............................................181 7.1 套接字编程基础知识................................................. 181 7.1.1 套接字地址结构................................................181 7 . 1 . 2用户层和内核层交互过程....................................... 183 7.2 T C P 网络编程流程................................................... 184 7.2.1 T C P网络编程架构............................................. 184 7 . 2 . 2创建网络插口函数socket()...................................... 186 7.2.3 绑定一个地址端口对bind()......................................189 7.2.4 监听本地端口 listen............................................ 192 7.2.5 接受一个网络请求acceptO...................................... 194 7 . 2 . 6连接H 标网络服务器connect()................................... 199 7.2.7 写入数据函数writeO........................................... 200 7 . 2 . 8读取数据函数readO............................................ 201 7 . 2 . 9关闭套接字函数close()......................................... 201 7 . 3 服务器/客户端的简单例子............................................ 202 7.3.1 例子功能描述........................................... ......202 7 . 3 . 2服务器网络程序................................................203 7 . 3 . 3服务器读取和显示字符串....................................... 205 7 . 3 . 4客户端的网络程序............................................. 205 7 . 3 . 5客户端读取和显示字符串....................................... 206 7 . 3 . 6编译运行程序................................................. 206 7 . 4 截取信号的例子..................................................... 207 7.4.1 信号处理..................................................... 207 7.4.2 信号 SIGPIPE..................................................208 7.4.3 信号 SI G INT.................................... •.............. 208 7.5 /J、g ................................................................208 • IX • 第8 章服务器和客户端信息的获取...........................................210 8 . 1 字节序............................................................................................................................210 8 . 1 . 1 大端字节序和小端字节序...............................................................................210 8 . 1 . 2 字节序转换函数................................................................................................212 8.1.3 一个字节序转换的例子......................................... 214 8 . 2 字符串I P地址和二进制IP地址的转换................................. 217 8.2.1 inet_xxx()函数................................................. 217 8.2.2 inet_pton()和 inet_ntop()函数.....................................219 8 . 2 . 3使用8.2.1节地址转换函数的例子............................ .•••••••220 8.2.4 使用函数 inet_pton()和函数 inet—ntop()的例子......................223 8 . 3 套接字描述符判定函数issockettype()................................... 223 8 . 3 . 1进行文件描述符判定的函数issockettypeO.........................224 8.3.2 main()g| 数.................................................... 224 8.4 IP地址与域名之间的相互转换................................................................................. 225 8.4.1 D N S 原理.....................................................225 8 . 4 . 2获取主机信息的函数........................................... 226 8 . 4 . 3使用主机名获取主机信息的例子................................. 228 8 . 4 . 4函数gethostbyname()不可重入的例子............................. 230 8 . 5 协议名称处理函数................................................... 232 8.5.1 xxxprotoxxx()函数............................................. 232 8 . 5 . 2使用协议族函数的例子......................................... 233 8.6 小结................................................................236 第9 章数据的I O和复用....................................................237 9.1 IO 函数.......................................................................................................................... 237 9 . 1 . 1使用recv()函数接收数据........................................237 9 . 1 . 2 使用sendO函数发送数据................................................................................239 9 . 1 . 3 使用readvO函数接收数据..............................................................................240 9 . 1 . 4 使用writev()闲数发送数据.............................................................................240 9 . 1 . 5使用recvmsgO函数接收数据.................................... 242 9 . 1 . 6 使用sendmsgO函数发送数据.........................................................................244 9.1.7 I O函数的比较.................................................246 9.2 使用I O函数的例子.................................................. 246 9 . 2 . 1客户端处理框架的例子......................................... 246 9 . 2 . 2服务器端程序框架............................................. 248 9.2.3 使用 recv()和 send()函数........................................ 249 9.2.4 使用 readv()和 write()函数.......................................251 9.2.5 使用 recvmsgO和 sendmsg()函数..................................253 9.3 10 模型............................................................. 256 9 . 3 . 1阻塞I O模型.................................................. 256 • X • 目录 9 . 3 . 2非阻塞1 0模型................................................ 257 9.3.3 10 复用....................................................... 257 9 . 3 . 4信号驱动I O模型.............................................. 258 9 . 3 . 5异步I O模型.................................................. 258 9.4 select()函数和 pselect()函数............................................ 259 9.4.1 select()闲数.................................................... 259 9.4.2 pselect()函数...................................................261 9.5 poll()函数和 ppoll()函数............................................... 262 9.5.1 poll()函数..................................................... 263 9.5.2 p p o l l O ® ^ .................................................... 264 9 . 6 非阻塞编程.......:.................................................. 264 9 . 6 . 1非阻塞方式程序设计介绍....................................... 264 9 . 6 . 2非阻塞程序设计的例子......................................... 264 9.7 小结................................................................266 第1 0章基于U D P 协议的接收和发送...................................... ,...267 10.1 U D P 编程框架......................................................267 10.1.1 U D P 编程框图................................................ 267 10.1.2 U D P 服务器编程框架.......................................... 269 10.1.3 U D P 客户端编程框架.......................................... 269 10.2 U D P 协议程序设计的常用函数....... :................................270 10.2.1建立套接字socket()和绑定套接字bind()......................... 270 10.2.2 接收数据 recvfrom()/recv()......................................270 10.2.3 发送数据 sendtoO/sendO...............................................................................275 10.3 U D P 接收和发送数据的例子.......................................... 279 10.3.1 U D P 服务器端................................................ 279 10.3.2 U D P 服务器端数据处理........................................280 10.3.3 U D P 客户端..................................................281 10.3.4 U D P 客户端数据处理.......................................... 281 10.3.5 测试 U D P 程序............................................... 282 10.4 U D P 协议程序设计中的几个问题......................................282 10.4.1 U D P 报文丢失数据............................................ 282 10.4.2 U D P 数据发送中的乱序........................................284 10.4.3 U D P 协议中的 connect()函数....................................287 10.4.4 U D P 缺乏流量控制............................................ 287 10.4.5 U D P 协议中的外出网络接口....................................289 10.4.6 U D P 协议中的数据报文截断....................................290 10.5 小结.............................................................. 291 第1 1章高级套接字........................................................ 292 11.1 U N I X 域函数.......................................................292 • XI • 目录 11.1.1 UNIX域函数的地址结构..............................................................................292 1 1 .1 .2套接字函数.................................................................................................... 293 11 . 1 . 3 使用UNIX域函数进行套接字编程............................................................ 293 11.1.4传递文件描述符.............................................. 296 11.1.5 socketpair()闲数............................................................................................. 296 11.1.6传递文件描述符的例子.................................................................................297 11.2 广播............................................................................................................................. 302 11.2.1 广播的IP地址............................................................................................... 302 11.2.2广播与单播的比较......................................................................................... 303 11.2.3 广播的示例.....................................................................................................304 1 1 . 3多播................................................ 11.3.1多播的概念....................... 1 1 .3 .2广域网的多播................... 11.3.3多播的编程....................... 11.3.4 内核中的多播................... 11.3.5 一个多播例子的服务器端 11.3.6 —个多播例子的客户端•••• 1 1 . 4数据链路层访问........................... 11.4.1 SOCK_PACKET 类型…… 11.4.2设置套接U 以捕获链路帧的编程方法............................ 320 11.4.3从套接口读取链路帧的编程方法................................ 321 11.4.4定位IP包头的编程方法....................................... 322 11.4.5定位T C P报头的编程方法..................................... 323 11.4.6定位U D P 报头的编程方法..................................... 325 11.4.7定位应用层报文数据的编程方法................................ 326 11.4.8使用S O C K _ P A C K E T编写A R P 请求程序的例子................. 326 11.5 329 第1 2章套接字选项........................................................330 12.1 获取和设置套接字选项 getsocketopt()/setsocketopt()......................330 12.1.1 getsockopt()函数和 setsocketopt()函数的介绍......................330 12.1.2套接字选项................................ ..................331 12.1.3套接字选项简单示例.......................................... 332 12.2 S O L ^ S O C K E T 协议族选项........................................... 336 12.2.1 S O—B R O A D C A S T 广播选项....................................336 12.2.2 S O—D E B U G 调试选项......................................... 337 12.2.3 S O _ D O N T R O U T E 不经过路由选项............................. 337 12.2.4 S O—E R R O R 错误选项......................................... 338 12.2.5 S O _ K E E P A L I V E 保持连接选项................................. 338 12.2.6 S O L I N G E R缓冲区处理方式选项...............................339 • XII • U录 12.2.7 S O _ O O B I N L I N E带外数据处理方式选项.........................342 12.2.8 S O _ R C V B U F 和 S O一S N D B U F 缓冲区大小选项................... 342 12.2.9 S O _ R C V L O W A T 和 S O _ S N D L O W A T 缓冲区下限选项............ 343 12.2.10 S O _ R C V T I M E O 和 S O _ S N D T I M E O 收发超时选项............... 343 12.2.11 S O _ R E U S E R A D D R 地址重用选项............................. 344 12.2.12 S O—E X C L U S I V E A D D R U S E 端 U 独占选项...................... 344 12.2.13 S 0 _ T Y P E套接字类型选项.................................... 345 12.2.14 SO_BSDCOMPAT 与 BSD 銮接字兼容选项............................................345 12.2.15 S O _ B I N D T O D E V I C E套接字网络接口绑定选项................. 345 12.2.16 S O _ P R I O R I T Y套接字优先级选项............................. 346 12.3 I P P R O T O J P 选项...................................................347 12.3.1 IP-HD RT NCL 选项............................................ 347 12.3.2 IP O P T N I O S 选项............................................ 347 12.3.3 IP_TOS 选项................................................. 347 12.3.4 IP_TTL 选项..................................................347 12.4 IPP RO TO_TCP 选项................................................. 348 12.4.1 T C P _ K E E P A L I V E 选项................... ..................... 348 12.4.2 T C P _ M A X R T 选项............................................ 348 12.4.3 T C P—M A X S E G 选项.......................................... 349 12.4.4 T C P _ N O D E L A Y 和 T C P _ C O R K 选项............................ 349 1 2 . 5使用套接字选项.................................................... 351 12.5.1设置和获取缓冲区大小........................................ 351 12.5.2获取套接字类型的例子........................................ 355 12.5.3使用套接字选项的综合例子.................................... 356 12.6 ioctl()函数.......................................................... 361 12.6.1 ioctl()函数的命令选项......................................... 361 12.6.2 ioctl()函数的 IO 请求.......................................... 363 12.6.3 ioctl()函数的文件请求......................................... 365 12.6.4 ioctl()函数的网络接U 请求：.....................................365 12.6.5使用ioctl()函数对A R P 高速缓存操作........................... 372 12.6.6使用ioct〖()函数发送路由表请求.................................374 12.7 fcntl()函数......................................................... 374 12.7.1 fcntl()函数的选项............................................. 375 12.7.2使用fcntl()函数修改套接字非阻塞属性.......................... 375 12.7.3使用fcntlO函数设置信号属主...................................376 12.8 小结...............................................................376 第13章原始套接字......................................................................................................377 13.1 概述...............................................................377 1 3 . 2原始套接字的创建.................................................. 379 • XIII • 目录 13.2.1 S O C K J I A W 选项............................................. 379 13.2.2 IPJHDR 1NCL 套接字选项......................................379 13.2.3 不需要bindO函数............................................. 380 1 3 . 3原始套接字发送报文................................................ 380 13.4 原始套接字接收报文................................................ 380 1 3 . 5原始套接字报文处理时的结构........................................ 381 13.5.1 1 P头部的结构........................................... ..... 381 13.5.2 I C M P 头部结构............................................... 382 13.5.3 U D P 头部结构................................................ 384 13.5.4 T C P 头部结构................................................ 386 13.6 ping 的例子........................................................ 387 13.6.1 协议格式............................................. •••..... 388 13.6.2 校验和函数.................................................. 389 13.6.3 设置I C M P发送报文的头部.................................... 390 13.6.4剥离I C M P接受报文的头部.................................... 391 13.6.5 计算时间差.................................................. 392 13.6.6发送报文.................................................... 393 13.6.7接收报文.................................................... 394 13.6.8主函数过程.................................................. 395 13.6.9 主函数 main()................................................ 397 13.6.10 编译测试................... ................................ 400 1 3 . 7洪水攻击.......................................................... 400 13.8 I C M P洪水攻击..................................................... 401 13.8.1 I C M P洪水攻击的原理.........................................401 13.8.2 I C M P洪水攻击的例子.........................................401 13.9 U D P 洪水攻市......................................................405 13.10 S Y N 洪水攻击.....................................................409 13.10.1 S Y N 洪水攻击的原理.........................................409 13.10.2 S Y N 洪水攻击的例子.........................................409 13.11 小结............................................................. 413 第1 4章服务器模型选择....................................................414 1 4 . 1循环服务器:........................................................ 414 14.1.1 U D P 循环服务器.............................................. 414 14.1.2 T C P循环服务器.............................................. 417 1 4 . 2简单并发服务器.................................................... 420 14.2.1并发服务器的模型............................................ 420 14.2.2 U D P 并发服务器.............................................. 420 14.2.3 T C P并发服务器.............................................. 423 14.3 T C P的高级并发服务器模型.......................................... 426 . XIV • 目录 14.3.1 单客户端单进程，统一 accept()................................. 426 14.3.2 单客户端单线程，统一accept()................................. 429 1 4.3.3单客户端单线程，各线程独自acceptO，使用互斥锁.............. 431 14.4 I O复用循环服务器..................................................435 14.4.1 I O复用循环服务器模型介绍....................................435 14.4.2 I O复用循环服务器模型的例子..................................436 14.5 440 第1 5章IPv6简介.......................... ...............................441 15.1 IPv4 的缺陷........................................................ 441 15.2 IPv6 的特点........................................................ 442 15.3 IPv6 的地址......................:.................................. 443 15.3.1 IPv6的单播地址.............................................. 443 15.3.2可聚集全球单播地址.......................................... 443 15.3.3 本地使用单播地址............................................ 444 15.3.4 兼容性地址.................................................. 445 15.3.5 IPv6 多播地址................................................ 446 15.3.6 IPv6 任播地址................................................ 446 15.3.7主机的多个IPv6地址......................................... 447 15.4 IPv6 的头部........................................................ 447 15.4.1 IPv6 头部格式........................................ ........ 447 15.4.2 与IPv4头部的对比........................................... 448 15.4.3 IPv6 的 T C P 头部............................................. 449 15.4.4 IPv6 的 U D P 头部............................................. 449 15.4.5 IPv6 的 I C M P 头部............................................ 449 15.5 IPv6运行环境...................................................... 451 15.5.1 加载 IPv6 模块............................................... 451 15.5.2查看是否支持IPv6............................................ 452 15.6 IPv6的结构定义.................................................... 453 15.6.1 IPv6的地址族和协议族........................................453 15.6.2套接字地址结构...............................................453 15.6.3 地址兼容考虑................................................ 455 15.6.4 IPv6 通用地址................................................ 455 15.7 IPv6的套接字函数.................................................. 456 15.7.1 socketO 函数.................................................. 456 15.7.2没有发生改变的函数.......................................... 456 15.7.3 发生改变的函数...............................................457 15.8 IPv6的套接字选项.................................................. 457 15.8.1 IPv6的套接字选项............................................ 457 15.8.2 单播跳限 I P V 6 _ U N I C A S T _ H O P S............................... 459 • XV • 目录 15.8.3发送和接收多播包............................................ 459 15.8.4 IPv6中获得时间戳的ioctl命令................................. 460 15.9 IPv6的库函数...................................................... 460 15.9.1地址转换函数的差异.......................................... 460 15.9.2域名解析函数的差异.......................................... 461 15.9.3 测试宏...................................................... 463 15.10 IPv6的编程的一个简单例子......................................... 463 15.10.1 服务器程序................................................. 464 15.10.2 客户端程序................................................. 465 15.10.3 编译调试................................................... 467 15.11 小结............................................................. 467 第3 篇Linux内核网络编程 第16章Linux内核中网络部分结构以及分布...............................................................470 16.1 概述...............................................................470 16.1.1代码目录分布................................................ 470 16.1.2内核中网络部分流程简介...................................... 472 16.1.3系统提供修改网络流程点...................................... 474 16.1.4 sk_buff 结构..................................................475 16.1.5 网络协议数据结构inet_protosw................................. 478 1 6 . 2软中断C P U 报文队列及其处理....................................... 479 16.2.1 Linux内核网络协议层的层间传递手段— 软中断................ 479 1 6 . 2 . 2网络收发处理软中断的实现机制................................ 481 16.3 socket数据如何在内核中接收和发送...................................482 16.3.1 socket()的初始化.............................................. 482 16.3.2 接收网络数据recv()........................................... 482 16.3.3发送网络数据sendO........................................... 483 16.4 小结...............................................................484 第17章neffilter框架内报文处理.................................................................................485 17.1 netfilter............................................................ 485 17.1.1 netfilter 简介..................................................485 17.1.2 netfilter 框架..................................................486 17.1.3 netfilter 检査时的表格.........;................................487 17.1.4 netfilter 的规则................................................487 17.2 iptables 和 netfilter...................................................488 17.2.1 iptables 简介..................................................488 17.2.2 iptables 的表和链............................................. 488 • XVI • 目录 17.2.3 使用iptables设置过滤规则.....................................489 1 7 . 3内核模块编程...................................................... 492 17.3.1 内核 “Hello, World! ”程序................................... 492 17 . 3 . 2内核模块的基本架构.......................................... 494 1 7 . 3 . 3内核模块加载和卸载过程...................................... 496 1 7 . 3 . 4内核模块初始化和清理函数.................................... 497 1 7 . 3 . 5内核模块初始化和淸理过程的容错处理.......................... 497 1 7 . 3 . 6内核模块编译所需的Makefile.................................. 498 17.4 5 个钩子点......................................................... 499 17.4.1 netfilter 的 5 个钩子,点......................................... 499 17.4.2 N F H O O K 'k .................................................500 17.4.3钩了.的处理规则.............................................. 501 1 7 . 5注册/注销钩子...................................................... 502 17.5.1 结构 nf_hook_ops............................................. 502 17.5.2注册钩子.................................................... 503 17.5.3 注销钩子.................................................... 504 17.5.4注册注销函数................................................ 504 1 7 . 6钩子的简单处理例子................................................ 505 17.6.1 功能描述.................................................... 505 17.6.2 需求分析.................................................... 506 17.6.3 ping回显屏蔽实现............................................ 506 17.6.4禁止向目的IP地址发送数据的实现............................. 506 17.6.5 端口关闭实现................................................ 506 17.6.6动态配置实现................................................ 508 17.6.7可加载内核实现代码.......................................... 509 17.6.8应用层测试代码实现.......................................... 516 17.6.9 编泽运行.................................................... 516 17.7 •点多个钩子的优先级...............................................517 1 7 . 8校验和问题........................................................ 518 17.9 小结.... ...........................................................518 第4篇综合案例 第1 8章一个简单W e b 服务器的例子S H T T P D ............................... 522 18.1 S H T T P D的需求分析................................................ 522 18.1.1 S H T T P D启动参数可动态配置的需求............................ 523 18.1.2 S H T T P D的多客户端支持的需求................................ 524 18.1.3 S H T T P D支持方法的需求...................................... 525 18.1.4 S H T T P D支持的H T T P协议版本的需求.......................... 526 • XVII • 0 录 18.1.5 S H T T P D支持头部的需求...................................... 527 18.1.6 S H T T P D 定位 URI 的需求......................................527 18.1.7 S H T T P D 支持 CGI 的需求......................................528 18.1.8 S H T T P D错误代码的需求............... ....................... 529 18.2 S H T T P D的模块分析和设计.......................................... 530 18.2.1 S H T T P D 的主函数............................................ 530 18.2.2 S H T T P D命令行解析的分析设计................................ 531 18.2.3 S H T T P D配置文件解析的分析设计.............................. 532 18.2.4 S H T T P D的多客户端支持的分析设计............................ 534 18.2.5 S H T T P D头部解析的分析设计.................................. 536 18.2.6 S H T T P D 对 URI 的分析设计....................................537 18.2.7 S H T T P D支持方法的分析设计.................................. 537 18.2.8 S H T T P D支持C G I的分析设计................................. 538 18.2.9 S H T T P D错误处理的分析设计................................. <540 18.3 S H T T P D各模块的实现.................................... :......... 542 18.3.1 S H T T P D命令行解析的实现.................................... 543 18.3.2 S H T T P D文件配置解析的实现.................................. 545 18.3.3 S H T T P D的多客户端支持的实现................................ 547 18.3.4 S H T T P D所请求U R I解析的实现............................... 551 18.3.5 S H T T P D方法解析的实现...................................... 552 18.3.6 S H T T P D响应方法的实现...................................... 552 18.3.7 S H T T P D 支持 CGI 的实现......................................556 18.3.8 S H T T P D支持H T T P协议版本的实现............................ 559 18.3.9 S H T T P D内容类型的实现...................................... 559 18.3.10 S H T T P D错误处理的实现..................................... 561 18.3.11 S H T T P D生成目录下文件列表文件的实现.......................563 18.3.12 S H T T P D主函数的实现....................................... 565 18.4 S H T T P D的编译、调试和测试........................................ 566 18.4.1 建立源文件...................................................566 18.4.2 制作 Makefile.................................................566 18.4.3 制作执行文件........................................:....... 567 18.4.4使用不同的浏览器测试服务器程序.............................. 567 18.5 小结...............................................................568 第1 9章一个简单网络协议栈的例子S I P ......................................569 19.1 S I P网络协议找的功能描述........................................... 569 19.1.1 SIP网络协议栈的基本功能描述................................ 570 19.1.2 S I P网络协议栈的分层功能描述................................ 570 19.1.3 S I P网络协议栈的用户接U 功能描述............................ 571 19.2 S I P网络协议找的架构............................................... 571 • XVIII • S 录 19.3 S I P网络协议找的存储区缓存......................................... 572 19.3.1 SIP存储缓冲的结构定义....................................... 573 19.3.2 SIP存储缓冲的处理函数....................................... 577 19.4 S I P网络协议找的网络接U 层......................................... 579 19.4.1 SI P网络接U 层的架构......................................... 579 19.4.2 S I P网络接U 层的数据结构...................................•.••■580 19.4.3 S I P网络接口层的初始化函数...................................581 19.4.4 S I P网络接口层的输入函数.....................................583 19.4.5 S I P网络接口层的输出函数.....................................586 19.5 S I P网络协议栈的A R P 层............................................ 588 19.5.1 SIP地址解析层的架构......................................... 588 19.5.2 SIP地址解析层的数据结构.....................................588 19.5.3 SIP地址解析层的映射表.......................................590 19.5.4 SIP地址解析层的A R P 映射表维护函数......................... 591 19.5.5 SIP地址解析层的A R P 网络报文构建函数.... :..................593 19.5.6 S1P地址解析层的A R P 网络报文收发处理函数................... 595 19.6 S I P网络协议栈的IP层.............................................. 598 19.6.1 S I P网际协议层的架构......................................... 598 19.6.2 S I P网际协议层的数据结构.....................................599 19.6.3 S I P网际协议层的输入函数.....................................601 19.6.4 S I P网际协议层的输出函数.....................................605 19.6.5 S I P网际协议层的分片函数.....................................606 19.6.6 S I P网际协议层的分片组装函数................................ 607 19.7 S I P网络协议栈的I C M P层........................................... 611 19.7.1 SIP控制报文协议的数据结构.................................. 611 19.7.2 SIP控制报文协议的协议支持...................................612 19.7.3 SIP控制报文协议的输入函数.................................. 613 19.7.4 SIP控制报文协议的回显应答函数.............................. 614 19.8 S I P网络协议栈的U D P 层............................................ 615 19.8.1 SIP数据报文层的数据结构.....................................615 19.8.2 SIP数据报文层的控制单元.....................................615 19.8.3 SIP数据报文层的输入函数.....................................617 19.8.4 SIP数据报文层的输出函数.....................................618 19.8.5 SIP数据报文层的建立函数.....................................618 19.8.6 SIP数据报文层的释放函数.....................................619 19.8.7 SIP数据报文层的绑定函数.....................................620 19.8.8 SIP数据报文层的发送数据闲数.................................621 19.8.9 SIP数据报文层的校验和计算...................................622 19.9 S I P网络协议栈的协议无关层......................................... 623 19.9.1 SIP协议无关层的系统架构.....................................623 • XIX • 目录 19.9.2 SIP协议无关层的函数形式.....................................624 19.9.3 S1P协议无关层的接收数据函数................................ 624 19.10 S I P网络协议栈的B S D 接U 层....................................... 625 19.10.1 S IP用户接口层的架构........................................ 625 19.10.2 SIP用户接n 层的套接字建立函数............................. 626 19.10.3 SIP用户接M 层的套接字关闭函数............................. 627 19.10.4 SIP用户接U 层的套接字绑定函数............................. 627 19.10.5 SIP用户接丨」层的套接字连接函数............................. 628 19.10.6 SIP用户接U 层的套接字接收数据函数......................... 628 19.10.7 SIP用户接口层的发送数据函数................................629 19.11 S I P网络协议找的编译.............................................. 630 19.11.1 SI P的文件结构.............................................. 630 19.11.2 SIP 的 Makefile.............................................. 631 19.11.3 SIP的编译运行.............................................. 631 19.12 小结..............................................................631 第2 0章一个简单防火墙的例子S I P F W .......................................633 20.1 S I P F W防火墙的功能描述............................................ 633 20.1.1 S I P F W防火墙对主机进行网络数据过滤的功能描述............... 633 20.1.2 S I P F W防火墙用户设置防火墙规则的功能描述................... 634 20.1.3 S I P F W防火墙配K 文件等附加功能的功能描述................... 634 20.2 SIPFW 需求分析.................................................... 634 20.2.1 S I P F W防火墙条件和动作......................................635 20.2.2 S I P F W防火墙支持过滤的类型和内容........................... 635 20.2.3 S I P F W防火墙过滤的方式和动作............................... 638 20.2.4 S I P F W防火墙的配置文件...................................... 640 20.2.5 S I P F W防火墙命令行配置格式..................................640 20.2.6 S I P F W防火墙的规则文件格式..................................642 20.2.7 S I P F W防火墙的日志文件数据格式............................. 643 20.2.8 S I P F W防火墙构建所采用的技术方案........................... 644 2 0 . 3使用netlink进行用户空间和内核空间数据交S ......................... 645 20.3.1 netlink的用户空间程序设计.................................... 645 20.3.2 netlink 的内核空间 A P I........................................ 648 2 0 . 4使用proc进行内存数据用户空间映射..................................650 20.4.1 proc虚拟文件系统的结构...................................... 650 20.4.2 创建proc虚拟文件........................................... 651 2 0 . 4 . 3删除proc虚拟文件........................................... 652 20.4.4 proc文件的写函数............................................ 652 20.4.5 proc文件的读函数............................................ 653 2 0 . 5内核空间的文件操作函数............................................ 654 • XX • 20.5.1 内核空间的文件结构.......................................... 654 20.5.2 内核空间的文件建立操作...................................... 655 20.5.3 内核空间的文件读写操作...................................... 656 20.5.4 内核空间的文件关闭操作...................................... 657 20.6 S I P F W防火墙的模块分析和设计......................................657 20.6.1 S I P F W防火墙的总体架构...................................... 657 20.6.2 S I P F W防火墙的用户命令解析................................. 660 20.6.3 S I P F W用户空间与内核空间的交互............................. 663 20.6.4 S I P F W防火墙内核链h 的规则处理............................. 666 20.6.5 S I P F W防火墙的P R O C 虑拟文件系统........................... 668 20.6.6 S I P F W防火墙的配置文件和口志文件处理....................... 669 20.6.7 S I P F W防火墙的过滤模块设计................................. 671 20.7 S I P F W防火墙各功能模块的实现......................................673 20.7.〗 S I P F W防火墙的命令解析代码................................. 674 20.7.2 S I P F W防火墙的过滤规则解析模块代码......................... 678 20.7.3 S I P F W防火墙的网络数据拦截模块代码......................... 680 20.7.4 S I P F W防火墙的P R O C 虚拟文件系统........................... 681 20.7.5 S I P F W防火墙对配置文件的解析............................... 683 20.7.6 S I P F W防火墙内核模块初始化和退出........................... 684 2 0 . 7 . 7用户空间处理主函数.......................................... 685 20.8 编译、调试和测试.......................... ....................... 686 2 0 . 8 . 1用户程序和内核程序的Makefile................................ 686 20.8.2 编译及运行.................................................. 687 2 0 . 8 . 3下发过滤规则，测试过滤结果.................................. 688 20.9 小结.............................................................. 690