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基本信息

原书名：Unix Network Programming, Volume 1: The Sockets Networking API (3rd Edition)

原出版社： Addison-Wesley Professional

作者：(美)W. Richard Stevens Bill Fenner Andrew M. Rudoff

丛书名： 图灵程序设计丛书 操作系统

出版社：人民邮电出版社

ISBN：9787115228406

出版日期：2010 年6月

开本：16开

页码：804

版次：1-1

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UNIX网络专家W. Richard Stevens的传世之作的最新版。

世界著名网络专家Bill Fenner和Andrew M. Rudoff执笔 紧跟网络技术新发展，深入探讨最新关键标准、实现和技术 所有示例均是在UNIX系统中测试通过的真实的、可运行的代码

内容简介

这是一部传世之作！顶级网络编程专家bill fenner和andrew m. rudoff应邀执笔，对w richard stevens的经典作品进行修订。书中吸纳了近几年网络技术的发展，增添了ipv6、sctp协议和密钥管理套接字等内容，深入讨论了最新的关键标准、实现和技术。

书中的所有示例都是在unix系统上测试通过的真实的、可运行的代码，继承了stevens一直强调的理念：“学习网络编程的最好方法就是下载这些程序，对其进行修改和改进。只有这样实际编写代码才能深入理解有关概念和方法。”读者可以从图灵网站本书网页免费注册下载这些示例的源代码。

本书为unix网络编程提供全面的指导，是网络研究和开发人员公认的权威参考书，无论网络编程的初学者还是网络专家都会大受裨益。

目录

第一部分 简介和tcp/ip

第1章 简介 2

1.1 概述 2

1.2 一个简单的时间获取客户程序 5

1.3 协议无关性 9

1.4 错误处理：包裹函数 10

1.5 一个简单的时间获取服务器程序 12

1.6 本书中客户/服务器程序示例索引表 14

1.7 osi模型 16

1.8 bsd网络支持历史 17

1.9 测试用网络及主机? 19

1.10 unix标准 22

1.11 64位体系结构 24

1.12 小结? 25

习题 25

第2章 传输层：tcp、udp和sctp 27

2.1 概述 27

2.2 总图 27

2.3 用户数据报协议（udp） 29

2.4 传输控制协议（tcp） 30

2.5 流控制传输协议（sctp） 31

2.6 tcp连接的建立和终止 31

2.7 time_wait状态 37

2.8 sctp关联的建立和终止 38

2.9 端口号? 42

2.10 tcp端口号与并发服务器 43

2.11 缓冲区大小及限制 45

2.12 标准因特网服务 50

2.13 常见因特网应用的协议使用 51

2.14 小结 52

习题 53

第二部分 基本套接字编程

第3章 套接字编程简介 56

3.1 概述 56

3.2 套接字地址结构 56

3.3 值—结果参数 61

3.4 字节排序函数 63

3.5 字节操纵函数 66

3.6 inet_aton、inet_addr和inet_ntoa函数 67

3.7 inet_pton和inet_ntop函数 68

3.8 sock_ntop和相关函数 70

3.9 readn、writen和readline函数 72

3.10 小结 76

习题 76

第4章 基本tcp套接字编程 77

4.1 概述 77

4.2 socket函数 77

4.3 connect函数 80

4.4 bind函数 81

4.5 listen函数 84

4.6 accept函数 88

4.7 fork和exec函数 90

4.8 并发服务器 91

4.9 close函数 93

4.10 getsockname和getpeername函数 94

4.11 小结 96

习题 96

第5章 tcp客户/服务器程序示例 97

5.1 概述 97

5.2 tcp回射服务器程序：main函数 97

5.3 tcp回射服务器程序：str_echo函数 98

5.4 tcp回射客户程序：main函数 99

5.5 tcp回射客户程序：str_cli函数 100

5.6 正常启动 101

5.7 正常终止 102

5.8 posix信号处理 103

5.9 处理sigchld信号 106

5.10 wait和waitpid函数 108

5.11 accept返回前连接中止 111

5.12 服务器进程终止 112

5.13 sigpipe信号 113

5.14 服务器主机崩溃 114

5.15 服务器主机崩溃后重启 115

5.16 服务器主机关机 116

5.17 tcp程序例子小结 116

5.18 数据格式 117

5.19 小结 120

习题 120

第6章 i/o复用：select和poll函数 122

6.1 概述 122

6.2 i/o模型 122

6.3 select函数 127

6.4 str_cli函数（修订版） 132

6.5 批量输入 133

6.6 shutdown函数 136

6.7 str_cli函数（再修订版） 137

6.8 tcp回射服务器程序（修订版） 138

6.9 pselect函数 142

6.10 poll函数 144

6.11 tcp回射服务器程序（再修订版） 146

6.12 小结 148

习题 149

第7章 套接字选项 150

7.1 概述 150

7.2 getsockopt和setsockopt函数 150

7.3 检查选项是否受支持并获取默认值 152

7.4 套接字状态 156

7.5 通用套接字选项 156

7.6 ipv4套接字选项 168

7.7 icmpv6套接字选项 169

7.8 ipv6套接字选项 169

7.9 tcp套接字选项 171

7.10 sctp套接字选项 173

7.11 fcntl函数 182

7.12 小结 184

习题 184

第8章 基本udp套接字编程 186

8.1 概述 186

8.2 recvfrom和sendto函数 187

8.3 udp回射服务器程序：main函数 187

8.4 udp回射服务器程序：dg_echo函数 188

8.5 udp回射客户程序：main函数 190

8.6 udp回射客户程序：dg_cli函数 190

8.7 数据报的丢失 191

8.8 验证接收到的响应 191

8.9 服务器进程未运行 193

8.10 udp程序例子小结 194

8.11 udp的connect函数 196

8.12 dg_cli函数（修订版） 199

8.13 udp缺乏流量控制 200

8.14 udp中的外出接口的确定 203

8.15 使用select函数的tcp和udp回射服务器程序 204

8.16 小结 206

习题 207

第9章 基本sctp套接字编程 208

9.1 概述 208

9.2 接口模型 208

9.3 sctp_bindx函数 212

9.4 sctp_connectx函数 213

9.5 sctp_getpaddrs函数 213

9.6 sctp_freepaddrs函数 213

9.7 sctp_getladdrs函数 214

9.8 sctp_freeladdrs函数 214

9.9 sctp_sendmsg函数 214

9.10 sctp_recvmsg函数 215

9.11 sctp_opt_info函数 215

9.12 sctp_peeloff函数 216

9.13 shutdown函数 216

9.14 通知 217

9.15 小结 221

习题 222

第10章 sctp客户/服务器程序例子 223

10.1 概述 223

10.2 sctp一到多式流分回射服务器程序：main函数 223

10.3 sctp一到多式流分回射客户程序：main函数 225

10.4 sctp流分回射客户程序：sctpstr_cli函数 226

10.5 探究头端阻塞 228

10.6 控制流的数目 233

10.7 控制终结 233

10.8 小结 234

习题 235

第11章 名字与地址转换 236

11.1 概述 236

11.2 域名系统 236

11.3 gethostbyname函数 239

11.4 gethostbyaddr函数 242

11.5 getservbyname和getservbyport函数 242

11.6 getaddrinfo函数 245

11.7 gai_strerror函数 250

11.8 freeaddrinfo函数 251

11.9 getaddrinfo函数：ipv6 251

11.10 getaddrinfo函数：例子 253

11.11 host_serv函数 254

11.12 tcp_connect函数 254

11.13 tcp_listen函数 257

11.14 udp_client函数 261

11.15 udp_connect函数 263

11.16 udp_server函数 264

11.17 getnameinfo函数 266

11.18 可重入函数 267

11.19 gethostbyname_r和gethostbyaddr_r函数 270

11.20 作废的ipv6地址解析函数 271

11.21 其他网络相关信息 272

11.22 小结 273

习题 274

第三部分 高级套接字编程

第12章 ipv4与ipv6的互操作性 278

12.1 概述 278

12.2 ipv4客户与ipv6服务器 278

12.3 ipv6客户与ipv4服务器 281

12.4 ipv6地址测试宏 283

12.5 源代码可移植性 284

12.6 小结 284

习题 285

第13章 守护进程和inetd超级服务器 286

13.1 概述 286

13.2 syslogd守护进程 286

13.3 syslog函数 287

13.4 daemon_init函数 289

13.5 inetd守护进程 293

13.6 daemon_inetd函数 297

13.7 小结 299

习题 299

第14章 高级i/o函数 300

14.1 概述 300

14.2 套接字超时 300

14.3 recv和send函数 305

14.4 readv和writev函数 306

14.5 recvmsg和sendmsg函数 307

14.6 辅助数据 310

14.7 排队的数据量 313

14.8 套接字和标准i/o 313

14.9 高级轮询技术 316

14.10 t/tcp：事务目的tcp 320

14.11 小结 322

习题 323

第15章 unix域协议 324

15.1 概述 324

15.2 unix域套接字地址结构 324

15.3 socketpair函数 326

15.4 套接字函数 327

15.5 unix域字节流客户/服务器程序 327

15.6 unix域数据报客户/服务器程序 329

15.7 描述符传递 330

15.8 接收发送者的凭证 337

15.9 小结 340

习题 340

第16章 非阻塞式i/o 341

16.1 概述 341

16.2 非阻塞读和写：str_cli函数（修订版） 342

16.3 非阻塞connect 351

16.4 非阻塞connect：时间获取客户程序 352

16.5 非阻塞connect：web客户程序 354

16.6 非阻塞accept 362

16.7 小结 363

习题 363

第17章 ioctl操作 365

17.1 概述 365

17.2 ioctl函数 365

17.3 套接字操作 366

17.4 文件操作 367

17.5 接口配置 367

17.6 get_ifi_info函数 369

17.7 接口操作 378

17.8 arp高速缓存操作 378

17.9 路由表操作 380

17.10 小结 381

习题 381

第18章 路由套接字 382

18.1 概述 382

18.2 数据链路套接字地址结构 382

18.3 读和写 383

18.4 sysctl操作 390

18.5 get_ifi_info函数 394

18.6 接口名字和索引函数 397

18.7 小结 401

习题 401

第19章 密钥管理套接字 402

19.1 概述 402

19.2 读和写 403

19.3 倾泻安全关联数据库 404

19.4 创建静态安全关联 407

19.5 动态维护安全关联 412

19.6 小结 415

习题 416

第20章 广播 417

20.1 概述 417

20.2 广播地址 418

20.3 单播和广播的比较 419

20.4 使用广播的dg_cli函数 422

20.5 竞争状态 424

20.6 小结 431

习题 432

第21章 多播 433

21.1 概述 433

21.2 多播地址 433

21.3 局域网上多播和广播的比较 436

21.4 广域网上的多播 438

21.5 源特定多播 440

21.6 多播套接字选项 441

21.7 mcast_join和相关函数 445

21.8 使用多播的dg_cli函数 450

21.9 接收ip多播基础设施会话声明 451

21.10 发送和接收 454

21.11 sntp：简单网络时间协议 457

21.12 小结 461

习题 461

第22章 高级udp套接字编程 462

22.1 概述 462

22.2 接收标志、目的ip地址和接口索引 462

22.3 数据报截断 467

22.4 何时用udp代替tcp 467

22.5 给udp应用增加可靠性 469

22.6 捆绑接口地址 478

22.7 并发udp服务器 482

22.8 ipv6分组信息 483

22.9 ipv6路径mtu控制 486

22.10 小结 487

习题 488

第23章 高级sctp套接字编程 489

23.1 概述 489

23.2 自动关闭的一到多式服务器程序 489

23.3 部分递送 490

23.4 通知 492

23.5 无序的数据 495

23.6 捆绑地址子集 496

23.7 确定对端和本端地址信息 497

23.8 给定ip地址找出关联id 500

23.9 心搏和地址不可达 501

23.10 关联剥离 502

23.11 定时控制 503

23.12 何时改用sctp代替tcp 505

23.13 小结 506

习题 506

第24章 带外数据 507

24.1 概述 507

24.2 tcp带外数据 507

24.3 sockatmark函数 513

24.4 tcp带外数据小结 519

24.5 客户/服务器心搏函数 520

24.6 小结 524

习题 524

第25章 信号驱动式i/o 525

25.1 概述 525

25.2 套接字的信号驱动式i/o 525

25.3 使用sigio的udp回射服务器程序 527

25.4 小结 532

习题 533

第26章 线程 534

26.1 概述 534

26.2 基本线程函数：创建和终止 535

26.3 使用线程的str_cli函数 537

26.4 使用线程的tcp回射服务器程序 538

26.5 线程特定数据 542

26.6 web客户与同时连接 549

26.7 互斥锁 552

26.8 条件变量 555

26.9 web客户与同时连接（续） 558

26.10 小结 560

习题 560

第27章 ip选项 561

27.1 概述 561

27.2 ipv4选项 561

27.3 ipv4源路径选项 562

27.4 ipv6扩展首部 569

27.5 ipv6步跳选项和目的地选项 569

27.6 ipv6路由首部 573

27.7 ipv6粘附选项 577

27.8 历史性ipv6高级api 578

27.9 小结 579

习题 579

第28章 原始套接字 580

28.1 概述 580

28.2 原始套接字创建 580

28.3 原始套接字输出 581

28.4 原始套接字输入 582

28.5 ping程序 584

28.6 traceroute程序 596

28.7 一个icmp消息守护程序 608

28.8 小结 622

习题 622

第29章 数据链路访问 623

29.1 概述 623

29.2 bpf：bsd分组过滤器 623

29.3 dlpi：数据链路提供者接口 625

29.4 linux：sock_packet和

pf_packet 626

29.5 libpcap：分组捕获函数库 627

29.6 libnet：分组构造与输出函数库 627

29.7 检查udp的校验和字段 628

29.8 小结 645

习题 645

第30章 客户/服务器程序设计范式 646

30.1 概述 646

30.2 tcp客户程序设计范式 648

30.3 tcp测试用客户程序 649

30.4 tcp迭代服务器程序 650

30.5 tcp并发服务器程序，每个客户一个子进程 650

30.6 tcp预先派生子进程服务器程序，accept无上锁保护 653

30.7 tcp预先派生子进程服务器程序，accept使用文件上锁保护 659

30.8 tcp预先派生子进程服务器程序，accept使用线程上锁保护 662

30.9 tcp预先派生子进程服务器程序，传递描述符 663

30.10 tcp并发服务器程序，每个客户一个线程 667

30.11 tcp预先创建线程服务器程序，每个线程各自accept 669

30.12 tcp预先创建线程服务器程序，主线程统一accept 671

30.13 小结 673

习题 674

第31章 流 675

31.1 概述 675

31.2 概貌 675

31.3 getmsg和putmsg函数 678

31.4 getpmsg和putpmsg函数 679

31.5 ioctl函数 680

31.6 tpi：传输提供者接口 680

31.7 小结 689

习题 689

附录a ipv4、ipv6、icmpv4和

icmpv6 690

附录b 虚拟网络 704

附录c 调试技术 708

附录d 杂凑的源代码 714

附录e 精选习题答案 726

参考文献 756

索引 763

前言

概述

本书面向的读者是那些希望自己编写的程序能使用称为套接字（socket）的API进行彼此通信的人。有些读者可能已经非常熟悉套接字了，因为这个模型几乎已经成了网络编程的同义词，但有些读者可能仍需要从头开始学习。本书想达到的目标是向大家提供网络编程指导。这些内容不仅适用于专业人士，也适用于初学者；不仅适用于维护已有代码，也适用于开发新的网络应用程序；此外，还适用于那些只是想了解一下自己系统中网络组件的工作原理的人。

书中的所有示例都是在Unix系统上测试通过的真实的、可运行的代码。但是，考虑到许多非Unix的操作系统也支持套接字API，因而我们选取的示例与所讲述的一般性概念，在很大程度上是与操作系统无关的。几乎每种操作系统都提供了大量的网络应用程序，如网页浏览器、电子邮件客户端、文件共享服务器等。我们按常规的划分方法把这些应用程序分为客户程序和服务器程序，并在书中多次编写了相应的小型示例。

面向Unix介绍网络编程自然免不了要介绍Unix本身和TCP/IP的相关背景知识。需要更详尽的背景知识时，我们会指引读者查阅其他书籍。本书中经常提到以下4本书，我们将其简记如下：

APUE：Advanced Programming in the UNIX Environment [Stevens 1992]；

TCPv1：TCP/IP Illustrated, Volume 1 [Stevens 1994]；

TCPv2：TCP/IP Illustrated, Volume 2 [Wright and Stevens 1995]；

TCPv3：TCP/IP Illustrated, Volume 3 [Stevens 1996]。

其中TCPv2包含了与本书内容密切相关的细节，它描述并给出了套接字API中网络编程函数（socket、bind、connect等）的真实4.4BSD实现。如果已经理解某个特性的实现，那么在应用程序中使用该特性就更有意义了。

与第2版的区别

从20世纪80年代开始，套接字就差不多是现在这个样子了。时至今日，套接字仍然是网络API的首选，其最初的设计的确值得称道。因此，当读者发现我们对出版于1998年的第2版又做了不少改动时，可能会觉得惊讶。本书中所做的改动归纳如下。

新版本包含了IPv6的最新信息。在第2版出版时，IPv6尚处于草案阶段，这些年来已经有所发展。

更新了全部函数和示例的描述，以反映最新的POSIX规范（POSIX 1003.1-2001），即Single Unix Specification Version 3。

删去了X/Open传输接口（XTI）的内容。这个API已经不常用了，连最新的POSIX 规范也不再提到。

删去了事务TCP协议（T/TCP）的内容。

新增了三章用于描述一种相对较新的传输协议——SCTP。这个可靠的面向消息的协议能够在两个端点之间提供多个流，并为多归属技术提供传输层支持。该协议最初是为了在因特网上传输电话信号而设计的，但它的一些特性可以用于许多应用。

新增一章描述密钥管理套接字，该套接字可用于网际协议安全（IPsec）和其他网络安全服务。

第2版中使用的机器及Unix变体都按最新版本更新，示例也根据机器的特性做了修改。许多情况下，修改示例是因为操作系统厂商修正了程序缺陷或者新增了特性。但读者可以想见，新的缺陷总能不时地被发现。本书中用于测试示例的机器如下：

运行MacOS/X 10.2.6的Apple Power PC；

运行HP-UX 11i 的HP PA-RISC；

序言

本书的第1版本于1990年问世，并迅速成为程序员学习网络编程的权威参考书。时至今日，计算机网络技术已发生了翻天覆地的变化。只要看看第1版给出的用于征集反馈意见的地址（“uunet!hsi!netbook”）就一目了然了。（有多少读者能看出这是20世纪80年代很流行的UUCP拨号网络的地址？）

现在UUCP网络已经很罕见了，而无线网络等新技术则变得无处不在！在这种背景下，新的网络协议和编程范型业已开发出来，但程序员却苦于找不到一本好的参考书来学习这些复杂的新技术。

这本书填补了这一空白。拥有本书旧版的读者一定想要一个新的版本来学习新的编程方法，了解IPv6等下一代协议方面的新内容。所有人都非常期待本书，因为它完美地结合了实践经验、历史视角以及在本领域浸淫多年才能获得的透彻理解。

阅读本书是一种享受，我收获颇丰。相信大家定会有同感。

Sam Leffler

媒体评论

“所有人都非常期待这本书，因为它完美地结合了实践经验、历史视角以及在本领域浸淫多年才能获得的透彻理解。阅读本书是一种享受，我收获颇丰。相信大家定会有同感。”

——Sam Leffler，FreeBSD基金会副主席

“这部著作在计算机科学领域里的传奇得以延续，Bill Fenner和Andrew Rudoff居功至伟。”

——Art Sedighi

“这套书是学习网络编程最好的书。全世界最最好的，远超群伦。”

——S. Devasundaram

——Thomas Haugland Jensen

“这本书不会让你一夜之间成为专家，但它终究会让你成为专家。”

——John Nguyen