《 Linux网络编程（第3版）》[72]百度网盘|亲测有效|pdf下载

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Linux网络编程（第3版）
出版社:清华大学出版社
作者:宋敬彬
出版时间:2024-04-01
热度:2766
上架时间:2025-03-08 06:13:50
价格:0.0

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内容介绍

产品特色

编辑推荐

“Linux典藏大系”畅销15年，经久不衰，累计销售30万余册。
广受好评的Linux经典畅销书全新改版，ChinaUnix社区力荐。
资深工程师25年开发经验的总结，深入剖析用户层和内核层网络编程。
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内容简介

本书是获得大量读者好评的“Linux典藏大系”中的《Linux网络编程》第3版。《Linux网络编程》第1、2版出版后得到了大量读者的好评，曾经多次印刷并得到了ChinaUnix技术社区的推荐。《Linux网络编程（第3版）》全面、系统、深入地介绍Linux网络编程的相关知识，涉及面很广，从编程工具和环境搭建，到高级技术和核心原理，再到项目实战，几乎涵盖Linux网络编程的所有重要知识点。《Linux网络编程（第3版）》提供教学视频、思维导图、教学PPT和习题参考答案等超值配套资料，可以帮助读者高效、直观地学习。
《Linux网络编程（第3版）》共20章，分为4篇。第1篇“Linux网络开发基础知识”，涵盖Linux操作系统概述、Linux编程环境、文件系统概述，以及程序、进程和线程等相关知识；第2篇“Linux用户层网络编程”，涵盖TCP/IP族概述、应用层网络服务程序概述、TCP网络编程基础知识、服务器和客户端信息获取、数据的I/O及其复用、基于UDP接收和发送数据、高级套接字、套接字选项、原始套接字、服务器模型、IPv6基础知识等；第3篇“Linux内核网络编程”，涵盖Linux内核层网络架构和netfilter框架的报文处理；第4篇“综合案例”，介绍3个网络编程综合案例的实现，包括一个简单的Web服务器SHTTPD的实现、一个简单的网络协议栈SIP的实现和一个简单的防火墙SIPFW的实现。

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作者简介

宋敬彬，海信集团国家重点实验室高级工程师，海信数字家庭原型系统的主要设计和实现人。有25年的编程经验，对Linux内核和网络协议栈十分熟悉。长期从事嵌入式Linux设备、机顶盒产品和IGRS设备互联的研究和开发工作。目前主要从事数字家庭系统的设计和实现。曾经在技术期刊上发表了多篇论文，并参与国家863高性能集群服务器和电子发展基金的IPv6等项目。

目　　录

第1篇 Linux网络开发基础知识
第1章 Linux操作系统概述 2
1.1 Linux的发展历史 2
1.1.1 Linux的诞生和发展 2
1.1.2 Linux名称的由来 2
1.2 Linux的发展要素 3
1.2.1 UNIX操作系统 3
1.2.2 Minix操作系统 3
1.2.3 POSIX标准 3
1.3 Linux与UNIX的异同 3
1.4 常见的Linux发行版本和内核版本的选择 4
1.4.1 常见的Linux发行版本 4
1.4.2 内核版本的选择 5
1.5 Linux系统架构 5

第1篇  Linux网络开发基础知识 第1章  Linux操作系统概述 2 1.1  Linux的发展历史 2 1.1.1  Linux的诞生和发展 2 1.1.2  Linux名称的由来 2 1.2  Linux的发展要素 3 1.2.1  UNIX操作系统 3 1.2.2  Minix操作系统 3 1.2.3  POSIX标准 3 1.3  Linux与UNIX的异同 3 1.4  常见的Linux发行版本和内核版本的选择 4 1.4.1  常见的Linux发行版本 4 1.4.2  内核版本的选择 5 1.5  Linux系统架构 5 1.5.1  Linux内核的主要模块 5 1.5.2  Linux的文件结构 7 1.6  GNU通用公共许可证 7 1.6.1  GPL许可证的发展历史 8 1.6.2  GPL的自由理念 8 1.6.3  GPL的基本条款 8 1.6.4  关于GPL许可证的争议 9 1.7  Linux软件开发的可借鉴之处 9 1.8  小结 9 1.9  习题 10 第2章  Linux编程环境 11 2.1  编辑器 11 2.1.1  Vim简介 11 2.1.2  使用Vim建立文件 12 2.1.3  使用Vim编辑文本 13 2.1.4  Vim的格式设置 14 2.1.5  Vim的配置文件.vimrc 15 2.1.6  使用其他编辑器 15 2.2  GCC编译器工具集 16 2.2.1  GCC简介 16 2.2.2  编译程序基础知识 16 2.2.3  将单个文件编译成可执行文件 17 2.2.4  生成目标文件 18 2.2.5  多文件编译 18 2.2.6  预处理 19 2.2.7  编译成汇编语言 20 2.2.8  生成并使用静态链接库 21 2.2.9  生成动态链接库 22 2.2.10  动态加载库 24 2.2.11  GCC的常用选项 26 2.2.12  搭建编译环境 27 2.3  Makefile文件简介 27 2.3.1  多文件工程实例 27 2.3.2  多文件工程的编译 29 2.3.3  Makefile的规则 31 2.3.4  在Makefile中使用变量 33 2.3.5  搜索路径 36 2.3.6  自动推导规则 37 2.3.7  递归调用 37 2.3.8  Makefile中的函数 39 2.4  GDB调试工具 40 2.4.1  编译可调试程序 40 2.4.2  使用GDB调试程序 42 2.4.3  GDB的常用命令 45 2.4.4  其他GDB程序 52 2.5  小结 52 2.6  习题 53 第3章  文件系统概述 54 3.1  Linux文件系统简介 54 3.1.1  Linux的文件分类 54 3.1.2  创建文件系统 55 3.1.3  挂载文件系统 58 3.1.4  索引节点 59 3.1.5  普通文件 59 3.1.6  设备文件 60 3.1.7  虚拟文件系统 61 3.2  文件的通用操作方法 64 3.2.1  文件描述符 64 3.2.2  打开文件函数open() 64 3.2.3  关闭文件函数close() 66 3.2.4  读取文件函数read() 67 3.2.5  写文件函数write() 69 3.2.6  文件偏移函数lseek() 70 3.2.7  获得文件状态 73 3.2.8  文件空间映射函数mmap()和munmap() 74 3.2.9  文件属性函数fcntl() 77 3.2.10  文件输入/输出控制函数ioctl() 81 3.3  socket文件类型 82 3.4  小结 82 3.5  习题 82 第4章  程序、进程和线程 84 4.1  程序、进程和线程的概念 84 4.1.1  程序和进程的区别 84 4.1.2  Linux环境中的进程 84 4.1.3  进程和线程 85 4.2  进程产生的方式 85 4.2.1  进程号 86 4.2.2  fork()函数 86 4.2.3  system()函数 87 4.2.4  exec()族函数 88 4.2.5  所有用户态进程的产生进程systemd 89 4.3  进程间通信和同步 90 4.3.1  半双工管道 90 4.3.2  命名管道 95 4.3.3  消息队列 96 4.3.4  消息队列实例 100 4.3.5  信号量 103 4.3.6  共享内存 107 4.3.7  信号 110 4.4  Linux线程 111 4.4.1  多线程编程实例 112 4.4.2  线程创建函数pthread_create() 113 4.4.3  线程结束函数pthread_join()和pthread_exit() 114 4.4.4  线程的属性 115 4.4.5  线程间的互斥 116 4.4.6  线程的信号量函数 118 4.5  小结 120 4.6  习题 121 第2篇  Linux用户层网络编程 第5章  TCP/IP族概述 124 5.1  OSI网络分层简介 124 5.1.1  OSI网络分层结构 124 5.1.2  OSI模型的7层结构 125 5.1.3  OSI模型的数据传输 125 5.2  TCP/IP栈简介 126 5.2.1  TCP/IP栈参考模型 126 5.2.2  主机到网络层协议 128 5.2.3  IP简介 129 5.2.4  互联网控制报文协议 131 5.2.5  传输控制协议 135 5.2.6  用户数据报文协议 138 5.2.7  地址解析协议 140 5.3  IP地址分类与TCP/UDP端口 142 5.3.1  因特网中的IP地址分类 142 5.3.2  子网掩码 144 5.3.3  IP地址的配置 145 5.3.4  端口 146 5.4  主机字节序和网络字节序 146 5.4.1  字节序的含义 147 5.4.2  网络字节序的转换 147 5.5  小结 149 5.6  习题 149 第6章  应用层网络服务程序概述 151 6.1  HTTP及其服务 151 6.1.1  HTTP简介 151 6.1.2  HTTP实现的基本通信过程 151 6.2  FTP及其服务 153 6.2.1  FTP简介 153 6.2.2  FTP的工作模式 154 6.2.3  FTP的传输方式 155 6.2.4  一个简单的FTP下载过程 155 6.2.5  常用的FTP工具 156 6.3  TELNET协议及其服务 156 6.3.1  远程登录简介 156 6.3.2  使用TELNET协议进行远程登录 156 6.3.3  TELNET协议简介 157 6.4  NFS协议及其服务 158 6.4.1  安装NFS服务器和客户端 158 6.4.2  服务器端的设定 158 6.4.3  客户端操作 158 6.4.4  showmount命令 159 6.5  自定义网络服务 159 6.5.1  xinetd简介 159 6.5.2  xinetd配置方式 159 6.5.3  自定义网络服务 161 6.6  小结 162 6.7  习题 162 第7章  TCP网络编程基础知识 163 7.1  套接字编程基础知识 163 7.1.1  套接字地址结构 163 7.1.2  用户层和内核的交互过程 164 7.2  TCP网络编程流程 165 7.2.1  TCP网络编程架构 165 7.2.2  创建网络插口函数socket() 167 7.2.3  绑定一个地址端口 169 7.2.4  监听本地端口函数listen() 172 7.2.5  接收一个网络请求函数accept() 175 7.2.6  连接目标网络服务器函数connect() 178 7.2.7  写入数据函数write() 179 7.2.8  读取数据函数read() 180 7.2.9  关闭套接字函数shutdown() 180 7.3  服务器/客户端实例 180 7.3.1  功能描述 181 7.3.2  服务器网络程序 181 7.3.3  服务器端和客户端的连接 183 7.3.4  客户端网络程序 183 7.3.5  客户端读取和显示字符串 184 7.3.6  编译运行程序 184 7.4  截取信号实例 185 7.4.1  信号处理 185 7.4.2  SIGPIPE信号 186 7.4.3  SIGINT信号 186 7.5  小结 186 7.6  习题 187 第8章  服务器和客户端信息获取 188 8.1  字节序 188 8.1.1  大端字节序和小端字节序 188 8.1.2  字节序转换函数 190 8.1.3  字节序转换实例 192 8.2  字符串IP地址和二进制IP地址的转换 194 8.2.1  inet_xxx()函数 195 8.2.2  inet_pton()和inet_ntop()函数 197 8.2.3  地址转换实例 197 8.2.4  inet_pton()和inet_ntop()函数实例 200 8.3  套接字描述符判定函数issockettype() 200 8.3.1  issockettype()函数 201 8.3.2  main()函数 201 8.4  IP地址与域名的相互转换 201 8.4.1  DNS原理 202 8.4.2  获取主机信息的函数 203 8.4.3  通过主机名获取主机信息实例 205 8.4.4  gethostbyname()函数不可重入实例 206 8.5  协议名称处理函数 208 8.5.1  xxxprotoxxx()函数 208 8.5.2  使用协议族函数实例 209 8.6  小结 212 8.7  习题 213 第9章  数据的I/O及其复用 214 9.1  I/O函数 214 9.1.1  使用recv()函数接收数据 214 9.1.2  使用send()函数发送数据 215 9.1.3  使用readv()函数接收数据 215 9.1.4  使用writev()函数发送数据 216 9.1.5  使用recvmsg()函数接收数据 216 9.1.6  使用sendmsg()函数发送数据 218 9.1.7  I/O函数的比较 220 9.2  I/O函数使用实例 220 9.2.1  客户端的处理流程 220 9.2.2  服务器端的处理流程 222 9.2.3  recv()和send()函数 223 9.2.4  readv()和write()函数 225 9.2.5  recvmsg()和sendmsg()函数 227 9.3  I/O模型 230 9.3.1  阻塞I/O模型 230 9.3.2  非阻塞I/O模型 231 9.3.3  I/O复用模型 231 9.3.4  信号驱动I/O模型 231 9.3.5  异步I/O模型 232 9.4  select()和pselect()函数 232 9.4.1  select()函数 233 9.4.2  pselect()函数 234 9.5  poll()和ppoll()函数 236 9.5.1  poll()函数 236 9.5.2  ppoll()函数 237 9.6  非阻塞编程 237 9.6.1  非阻塞方式程序设计简介 238 9.6.2  非阻塞程序设计实例 238 9.7  小结 239 9.8  习题 239 第10章  基于UDP接收和发送数据 241 10.1  UDP程序设计简介 241 10.1.1  UDP编程框架 241 10.1.2  UDP服务器端编程框架 242 10.1.3  UDP客户端编程框架 243 10.2  UDP程序设计的常用函数 243 10.2.1  建立套接字函数socket()和绑定套接字函数bind() 243 10.2.2  接收数据函数recvfrom()和recv() 244 10.2.3  发送数据函数sendto()和send() 247 10.3  UDP接收和发送数据实例 251 10.3.1  UDP服务器端 251 10.3.2  UDP服务器端数据处理 252 10.3.3  UDP客户端 252 10.3.4  UDP客户端数据处理 253 10.3.5  测试UDP程序 253 10.4  UDP程序设计的常见问题 253 10.4.1  UDP报文丢失数据 254 10.4.2  UDP数据发送乱序 256 10.4.3  在UDP中使用connect()函数的副作用 257 10.4.4  UDP缺乏流量控制 258 10.4.5  UDP的外出网络接口 260 10.4.6  UDP的数据报文截断 261 10.5  小结 262 10.6  习题 262 第11章  高级套接字 263 11.1  UNIX域函数 263 11.1.1  UNIX域函数的地址结构 263 11.1.2  套接字函数 263 11.1.3  使用UNIX域函数进行套接字编程 264 11.1.4  传递文件描述符 266 11.1.5  socketpair()函数 266 11.1.6  传递文件描述符实例 267 11.2  广播 271 11.2.1  广播的IP地址 271 11.2.2  广播与单播比较 272 11.2.3  广播实例 274 11.3  多播 279 11.3.1  多播的概念 279 11.3.2  广域网的多播 279 11.3.3  多播编程 279 11.3.4  内核中的多播 281 11.3.5  多播服务器端实例 285 11.3.6  多播客户端实例 286 11.4  数据链路层访问 287 11.4.1  SOCK_PACKET类型 287 11.4.2  设置套接口捕获链路帧的编程方法 288 11.4.3  从套接口读取链路帧的编程方法 289 11.4.4  定位IP报头的编程方法 290 11.4.5  定位TCP报头的编程方法 291 11.4.6  定位UDP报头的编程方法 292 11.4.7  定位应用层报文数据的编程方法 293 11.4.8  使用SOCK_PACKET编写ARP请求程序实例 294 11.5  小结 297 11.6  习题 297 第12章  套接字选项 299 12.1  获取和设置套接字选项 299 12.1.1  getsockopt()和setsocketopt()函数 299 12.1.2  套接字选项 300 12.1.3  套接字选项的简单示例 300 12.2  SOL_SOCKET协议族选项 303 12.2.1  广播选项SO_BROADCAST 304 12.2.2  调试选项SO_DEBUG 304 12.2.3  不经过路由选项SO_DONTROUTE 304 12.2.4  错误选项SO_ERROR 304 12.2.5  保持连接选项SO_KEEPALIVE 305 12.2.6  缓冲区处理方式选项SO_LINGER 306 12.2.7  带外数据处理方式选项SO_OOBINLINE 308 12.2.8  缓冲区大小选项SO_RCVBUF和SO_SNDBUF 309 12.2.9  缓冲区下限选项SO_RCVLOWAT和SO_SNDLOWAT 309 12.2.10  收发超时选项SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO 309 12.2.11  地址重用选项SO_REUSERADDR 310 12.2.12  端口独占选项SO_EXCLUSIVEADDRUSE 310 12.2.13  套接字类型选项SO_TYPE 310 12.2.14  是否与BSD套接字兼容选项SO_BSDCOMPAT 310 12.2.15  套接字网络接口绑定选项SO_BINDTODEVICE 311 12.2.16  套接字优先级选项SO_PRIORITY 312 12.3  IPPROTO_IP选项 312 12.3.1  IP_HDRINCL选项 312 12.3.2  IP_OPTIONS选项 312 12.3.3  IP_TOS选项 312 12.3.4  IP_TTL选项 313 12.4  IPPROTO_TCP选项 313 12.4.1  TCP_KEEPALIVE选项 313 12.4.2  TCP_MAXRT选项 313 12.4.3  TCP_MAXSEG选项 314 12.4.4  TCP_NODELAY和TCP_CORK选项 314 12.5  套接字选项使用实例 316 12.5.1  设置和获取缓冲区大小 316 12.5.2  获取套接字的类型 320 12.5.3  套接字选项综合实例 321 12.6  ioctl()函数 325 12.6.1  ioctl()函数的选项 325 12.6.2  ioctl()函数的I/O请求 326 12.6.3  ioctl()函数的文件请求 328 12.6.4  ioctl()函数的网络接口请求 328 12.6.5  使用ioctl()函数对ARP高速缓存进行操作 335 12.6.6  使用ioctl()函数发送路由表请求 337 12.7  fcntl()函数 337 12.7.1  fcntl()函数的命令选项 337 12.7.2  使用fcntl()函数修改套接字非阻塞属性 337 12.7.3  使用fcntl()函数设置信号属主 338 12.8  小结 338 12.9  习题 338
第13章  原始套接字 340 13.1  原始套接字概述 340 13.2  创建原始套接字 341 13.2.1  SOCK_RAW选项 341 13.2.2  IP_HDRINCL套接字选项 342 13.2.3  不需要bind()函数 342 13.3  使用原始套接字发送报文 342 13.4  使用原始套接字接收报文 343 13.5  原始套接字报文处理的结构 343 13.5.1  IP的头部结构 343 13.5.2  ICMP的头部结构 344 13.5.3  UDP的头部结构 347 13.5.4  TCP的头部结构 348 13.6  ping命令使用实例 350 13.6.1  协议格式 350 13.6.2  校验和函数 351 13.6.3  设置ICMP发送报文的头部 352 13.6.4  剥离ICMP接收报文的头部 353 13.6.5  计算时间差 354 13.6.6  发送报文 355 13.6.7  接收报文 356 13.6.8  主函数实现过程 357 13.6.9  主函数main() 359 13.6.10  编译测试 362 13.7  洪水攻击 362 13.8  ICMP洪水攻击 362 13.8.1  ICMP洪水攻击的原理 362 13.8.2  ICMP洪水攻击实例 364 13.9  UDP洪水攻击 367 13.10  SYN洪水攻击 370 13.10.1  SYN洪水攻击的原理 370 13.10.2  SYN洪水攻击实例 371 13.11  小结 374 13.12  习题 374 第14章  服务器模型 376 14.1  循环服务器 376 14.1.1  UDP循环服务器 376 14.1.2  TCP循环服务器 378 14.2  并发服务器 381 14.2.1  简单的并发服务器模型 381 14.2.2  UDP并发服务器 382 14.2.3  TCP并发服务器 384 14.3  TCP的高级并发服务器模型 387 14.3.1  单客户端单进程统一接收请求 387 14.3.2  单客户端单线程统一接收请求 390 14.3.3  单客户端单线程独自接收请求 392 14.4  I/O复用循环服务器 395 14.4.1  I/O复用循环服务器模型简介 395 14.4.2  I/O复用循环服务器模型实例 396 14.5  小结 400 14.6  习题 400 第15章  IPv6基础知识 402 15.1  IPv4的缺陷 402 15.2  IPv6的特点 403 15.3  IPv6的地址 403 15.3.1  IPv6的单播地址 404 15.3.2  可聚集全球单播地址 404 15.3.3  本地单播地址 405 15.3.4  兼容性地址 405 15.3.5  IPv6的多播地址 406 15.3.6  IPv6的任播地址 407 15.3.7  主机的多个IPv6地址 407 15.4  IPv6的头部 407 15.4.1  IPv6的头部结构 407 15.4.2  IPv6的头部结构与IPv4的头部结构对比 408 15.4.3  IPv6的TCP头部结构 409 15.4.4  IPv6的UDP头部结构 409 15.4.5  IPv6的ICMP头部结构 409 15.5  IPv6运行环境 410 15.5.1  加载IPv6模块 411 15.5.2  查看是否支持IPv6 411 15.6  IPv6的结构定义 412 15.6.1  IPv6的地址族和协议族 412 15.6.2  套接字地址结构 412 15.6.3  地址兼容考虑 413 15.6.4  IPv6的通用地址 413 15.7  IPv6的套接字函数 414 15.7.1  socket()函数 414 15.7.2  没有改变的函数 414 15.7.3  改变的函数 415 15.8  IPv6的套接字选项与控制命令 415 15.8.1  IPv6的套接字选项 415 15.8.2  单播跳限IPV6_UNICAST_HOPS 416 15.8.3  发送和接收多播包 416 15.8.4  在IPv6中获得时间戳的ioctl命令 417 15.9  IPv6的库函数 417 15.9.1  地址转换函数的差异 417 15.9.2  域名解析函数的差异 417 15.9.3  测试宏 419 15.10  IPv6编程实例 419 15.10.1  服务器程序 419 15.10.2  客户端程序 421 15.10.3  编译程序 422 15.11  小结 423 15.12  习题 423 第3篇  Linux内核网络编程 第16章  Linux内核层网络架构 426 16.1  Linux网络协议栈概述 426 16.1.1  代码目录分布 426 16.1.2  网络数据在内核中的处理过程 427 16.1.3  修改内核层的网络数据 429 16.1.4  sk_buff结构 429 16.1.5  网络协议数据结构inet_protosw 434 16.2  软中断CPU报文队列及其处理 435 16.2.1  软中断简介 435 16.2.2  网络收发处理软中断的实现机制 436 16.3  如何在内核中接收和发送socket数据 437 16.3.1  初始化函数socket() 437 16.3.2  接收网络数据函数recv() 437 16.3.3  发送网络数据函数send() 438 16.4  小结 439 16.5  习题 439 第17章  netfilter框架的报文处理 440 17.1  netfilter框架概述 440 17.1.1  netfilter框架简介 440 17.1.2  在IPv4栈上实现netfilter框架 440 17.1.3  netfilter框架的检查 441 17.1.4  netfilter框架的规则 442 17.2  iptables和netfilter 442 17.2.1  iptables简介 442 17.2.2  iptables的表和链 443 17.2.3  使用iptables设置过滤规则 444 17.3  内核模块编程 446 17.3.1  内核层的Hello World程序 446 17.3.2  内核模块的基本架构 448 17.3.3  内核模块的加载和卸载过程 450 17.3.4  内核模块的初始化和清理函数 450 17.3.5  内核模块的初始化和清理过程的容错处理 451 17.3.6  编译内核模块所需的Makefile 452 17.4  5个钩子 453 17.4.1  netfilter框架的5个钩子 453 17.4.2  NF_HOOK()宏函数 454 17.4.3  钩子的处理规则 454 17.5  注册和注销钩子 455 17.5.1  nf_hook_ops结构 455 17.5.2  注册钩子 455 17.5.3  注销钩子 456 17.5.4  注册和注销函数 456 17.6  钩子处理实例 457 17.6.1  功能描述 457 17.6.2  需求分析 458 17.6.3  ping回显屏蔽 458 17.6.4  禁止向目的IP地址发送数据 458 17.6.5  端口关闭 458 17.6.6  动态配置 459 17.6.7  可加载内核代码 460 17.6.8  应用层测试代码 467 17.6.9  编译和测试 467 17.7  多个钩子的优先级设置 467 17.8  校验和问题 468 17.9  小结 469 17.10  习题 469 第4篇  综合案例 第18章  一个简单的Web服务器SHTTPD的实现 472 18.1  SHTTPD的需求分析 472 18.1.1  启动参数可动态配置 473 18.1.2  多客户端支持 475 18.1.3  支持的方法 475 18.1.4  支持的HTTP版本 476 18.1.5  支持的头域 476 18.1.6  URI定位 476 18.1.7  支持的CGI 477 18.1.8  错误代码 478 18.2  SHTTPD的模块分析和设计 478 18.2.1  主函数 478 18.2.2  命令行解析模块 479 18.2.3  文件配置解析模块 481 18.2.4  多客户端支持模块 481 18.2.5  头部解析模块 483 18.2.6  URI解析模块 484 18.2.7  请求方法解析模块 484 18.2.8  支持的CGI模块 485 18.2.9  错误处理模块 487 18.3  SHTTPD各模块的实现 489 18.3.1  命令行解析模块的实现 489 18.3.2  文件配置解析模块的实现 491 18.3.3  多客户端支持模块的实现 493 18.3.4  URI解析模块的实现 496 18.3.5  请求方法解析模块的实现 497 18.3.6  响应方法模块的实现 498 18.3.7  CGI模块的实现 501 18.3.8  支持的HTTP版本的实现 504 18.3.9  支持的内容类型模块的实现 504 18.3.10  错误处理模块的实现 506 18.3.11  返回目录文件列表模块的实现 508 18.3.12  主函数的实现 510 18.4  程序的编译和测试 511 18.4.1  建立源文件 511 18.4.2  制作Makefile和执行文件 511 18.4.3  使用不同的浏览器测试服务器程序 512 18.5  小结 512 18.6  习题 513 第19章  一个简单的网络协议栈SIP的实现 514 19.1  功能描述 514 19.1.1  基本功能描述 514 19.1.2  分层功能描述 515 19.1.3  用户接口功能描述 515 19.2  基本架构 516 19.3  SIP网络协议栈的存储区缓存 517 19.3.1  SIP存储缓冲结构定义 517 19.3.2  SIP存储缓冲的处理函数 520 19.4  SIP网络协议栈的网络接口层 522 19.4.1  网络接口层架构 523 19.4.2  网络接口层的数据结构 523 19.4.3  网络接口层的初始化函数 525 19.4.4  网络接口层的输入函数 526 19.4.5  网络接口层的输出函数 529 19.5  SIP网络协议栈的ARP层 531 19.5.1  ARP层的架构 531 19.5.2  ARP层的数据结构 532 19.5.3  ARP层的映射表 533 19.5.4  ARP层的映射表维护函数 533 19.5.5  ARP层的网络报文构建函数 535 19.5.6  ARP层的网络报文收发处理函数 537 19.6  SIP网络协议栈的IP层 539 19.6.1  IP层的架构 540 19.6.2  IP层的数据结构 540 19.6.3  IP层的输入函数 542 19.6.4  IP层的输出函数 546 19.6.5  IP层的分片函数 546 19.6.6  IP层的分片组装函数 548 19.7  SIP网络协议栈的ICMP层 551 19.7.1  ICMP层的数据结构 552 19.7.2  ICMP层的协议支持 552 19.7.3  ICMP层的输入函数 554 19.7.4  ICMP层的回显应答函数 555 19.8  SIP网络协议栈的UDP层 556 19.8.1  UDP层的数据结构 556 19.8.2  UDP层的控制单元 556 19.8.3  UDP层的数据输入函数 557 19.8.4  UDP层的数据输出函数 558 19.8.5  UDP层的创建函数 558 19.8.6  UDP层的释放函数 559 19.8.7  UDP层的绑定函数 559 19.8.8  UDP层的发送数据函数 560 19.8.9  UDP层的校验和计算 561 19.9  SIP网络协议栈的协议无关层 562 19.9.1  协议无关层的系统架构 562 19.9.2  协议无关层的函数形式 563 19.9.3  协议无关层的接收数据函数 563 19.10  SIP网络协议栈的BSD接口层 564 19.10.1  BSD接口层的架构 565 19.10.2  BSD接口层的套接字创建函数 565 19.10.3  BSD接口层的套接字关闭函数 566 19.10.4  BSD接口层的套接字绑定函数 566 19.10.5  BSD接口层的套接字连接函数 567 19.10.6  BSD接口层的套接字接收数据函数 567 19.10.7  BSD接口层的发送数据函数 568 19.11  SIP网络协议栈的编译 569 19.11.1  SIP的文件结构 569 19.11.2  SIP的Makefile 569 19.11.3  SIP的编译运行 570 19.12  小结 570 19.13  习题 571 第20章  一个简单的防火墙SIPFW的实现 572 20.1  SIPFW防火墙功能描述 572 20.1.1  网络数据过滤功能描述 572 20.1.2  防火墙规则设置功能描述 573 20.1.3  附加功能描述 573 20.2  SIPFW防火墙需求分析 573 20.2.1  SIPFW防火墙的条件和动作 573 20.2.2  支持的过滤类型 574 20.2.3  过滤方式 575 20.2.4  基本配置文件 576 20.2.5  命令行配置格式 576 20.2.6  防火墙规则配置文件 577 20.2.7  防火墙日志文件 578 20.2.8  构建防火墙采用的技术方案 579 20.3  使用netlink机制进行用户空间和内核空间的数据交互 579 20.3.1  用户空间程序设计 580 20.3.2  内核空间的netlink API 582 20.4  使用proc实现内核空间和用户空间通信 584 20.4.1  proc虚拟文件系统的结构 584 20.4.2  创建proc虚拟文件 584 20.4.3  删除proc虚拟文件 585 20.5  内核空间的文件操作函数 585 20.5.1  内核空间的文件结构 585 20.5.2  内核空间的文件建立操作 586 20.5.3  内核空间的文件读写操作 586 20.5.4  内核空间的文件关闭操作 587 20.6  SIPFW防火墙的模块设计和分析 587 20.6.1  总体架构 588 20.6.2  用户命令解析模块 590 20.6.3  用户空间与内核空间的交互模块 593 20.6.4  内核链的规则处理模块 596 20.6.5  proc虚拟文件系统模块 598 20.6.6  配置文件和日志文件处理模块 598 20.6.7  过滤模块 600 20.7  SIPFW防火墙各模块的实现 603 20.7.1  用户命令解析模块的实现 603 20.7.2  过滤规则解析模块的实现 607 20.7.3  网络数据拦截模块的实现 609 20.7.4  proc虚拟文件系统模块的实现 610 20.7.5  配置文件解析模块的实现 612 20.7.6  内核模块初始化和退出的实现 613 20.7.7  用户空间处理主函数的实现 614 20.8  程序的编译和测试 615 20.8.1  用户程序和内核程序的Makefile 615 20.8.2  编译并运行程序 616 20.8.3  过滤测试 616 20.9  小结 618 20.10  习题 619

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前　　言

　　当前，Linux已经成为非常流行的开源操作系统，在服务器和嵌入式系统等领域有广泛的应用，而且正在逐步应用于个人计算机的桌面操作系统上。Linux网络程序设计在服务器和嵌入式领域有着广泛的应用。例如，Web服务器、P2P应用、嵌入式网络机顶盒、IPTV机顶盒和手持设备等产品很多都采用开源的Linux操作系统。因此，能够熟练编写网络程序并构建自己的网络架构程序，对于程序开发人员是十分重要的。
　　《Linux网络编程（第3版）》是获得大量读者好评的“Linux典藏大系”中的一本。《Linux网络编程（第3版）》全面、系统、深入地介绍Linux网络编程涉及的相关技术，涉及面很广，从编程工具和环境搭建，到核心原理和高级技术，再到项目实战，几乎涵盖Linux网络编程的所有重要知识点。其中，结合实例重点介绍Linux应用层网络设计、网络协议栈的实现原理和Linux内核防火墙技术。通过阅读《Linux网络编程（第3版）》，读者可以全面掌握Linux网络编程方方面面的技术，具备开发较为复杂网络项目的能力。
关于“Linux典藏大系”

当前，Linux已经成为非常流行的开源操作系统，在服务器和嵌入式系统等领域有广泛的应用，而且正在逐步应用于个人计算机的桌面操作系统上。Linux网络程序设计在服务器和嵌入式领域有着广泛的应用。例如，Web服务器、P2P应用、嵌入式网络机顶盒、IPTV机顶盒和手持设备等产品很多都采用开源的Linux操作系统。因此，能够熟练编写网络程序并构建自己的网络架构程序，对于程序开发人员是十分重要的。 　　《Linux网络编程（第3版）》是获得大量读者好评的“Linux典藏大系”中的一本。《Linux网络编程（第3版）》全面、系统、深入地介绍Linux网络编程涉及的相关技术，涉及面很广，从编程工具和环境搭建，到核心原理和高级技术，再到项目实战，几乎涵盖Linux网络编程的所有重要知识点。其中，结合实例重点介绍Linux应用层网络设计、网络协议栈的实现原理和Linux内核防火墙技术。通过阅读《Linux网络编程（第3版）》，读者可以全面掌握Linux网络编程方方面面的技术，具备开发较为复杂网络项目的能力。 关于“Linux典藏大系” 　　“Linux典藏大系”是专门为Linux技术爱好者推出的系列图书，涵盖Linux技术的方方面面，可以满足不同层次和各个领域的读者学习Linux的需求。该系列图书自2010年1月陆续出版，上市后深受广大读者的好评。2014年1月，创作者对该系列图书进行了全面改版并增加了新品种。新版图书一上市就大受欢迎，各分册长期位居Linux图书销售排行榜前列。截至2023年10月底，该系列图书累计印数超过30万册。可以说，“Linux典藏大系”是图书市场上的明星品牌，该系列中的一些图书多次被评为清华大学出版社“年度畅销书”，还曾获得“51CTO读书频道”颁发的“最受读者喜爱的原创IT技术图书奖”，另有部分图书的中文繁体版在中国台湾出版发行。该系列图书的出版得到了国内Linux知名技术社区ChinaUnix（简称CU）的大力支持和帮助，读者与CU社区中的Linux技术爱好者进行了广泛的交流，取得了良好的学习效果。另外，该系列图书还被国内上百所高校和培训机构选为教材，得到了广大师生的一致好评。 关于第3版 　　随着技术的发展，本书第2版与当前Linux的几个流行版本有所脱节，这给读者的学习带来了不便。应广大读者的要求，笔者结合Linux技术的新近发展对第2版图书进行全面的升级改版，推出第3版。相比第2版图书，第3版在内容上的变化主要体现在以下几个方面： * Linux系统更换为Ubuntu 22.04； * 对Linux内核的介绍增加5.*系列； * 对IT业界的动态信息进行更新； * 对GCC软件包进行更新； * 修订第2版中的一些疏漏，并对一些表述不够准确的内容重新表述； * 对涉及的一些函数及其格式进行修改； * 新增思维导图和课后习题，以方便读者梳理和巩固所学知识。 《Linux网络编程（第3版）》特色 　　1．提供配套教学视频，学习效果好 　　为了帮助读者更加高效、直观地学习，笔者专门针对书中的一些重点和难点内容录制配套教学视频，手把手带领读者进行学习。 　　2．内容由浅入深，讲解循序渐进 　　《Linux网络编程（第3版）》按照“基础知识→高级技术→进阶实战”的思路讲解，首先介绍Linux的基础知识与开发环境，然后介绍基本的Linux网络程序设计方法，接着介绍Linux内核网络编程方法，最后通过3个案例综合运用所介绍的知识，让读者更加深刻地理解Linux网络编程技术。 　　3．内容充实，涵盖面广 　　《Linux网络编程（第3版）》几乎涵盖Linux网络程序设计会用到的所有重要知识点，尤其对高级网络编程和原始套接字等用户层网络程序设计结合丰富的示例进行全面的讲解，另外对内核网络程序设计进行深入的剖析，还对netfilter框架进行详细的讲解，并给出一个全面使用netfilter框架的案例，以方便读者深入学习。 　　4．对比分析，讲解深入 　　《Linux网络编程（第3版）》在介绍多个主要函数时对用户空间和内核空间进行对比分析，让读者不但了解如何使用这些函数，而且能更加深入地理解为何这样用，做到所谓“知其然并知其所以然”。 　　5．案例精讲，提高实际开发水平 　　《Linux网络编程（第3版）》通过精讲3个典型案例，帮助读者更加深入地理解前面章节介绍的Linux网络编程的重要知识点，从而提高读者的实际开发水平。 　　6．提供习题、源代码、思维导图和教学PPT 　　《Linux网络编程（第3版）》特意在每章后提供多道习题，用以帮助读者巩固和自测该章的重要知识点，另外还提供源代码、思维导图和教学PPT等配套资源，以方便读者学习和教师教学。 《Linux网络编程（第3版）》内容 　　第1篇  Linux网络开发基础知识 　　本篇涵盖第1～4章，主要包括Linux操作系统概述、Linux编程环境、文件系统概述，以及程序、进程和线程等相关知识。通过学习本篇内容，读者可以初步掌握Linux网络程序设计的基础知识，并了解Linux编程环境的相关知识。 　　第2篇  Linux用户层网络编程 　　本篇涵盖第5～15章，主要包括TCP/IP族概述、应用层网络服务程序概述、TCP网络编程基础知识、服务器和客户端信息获取、数据的I/O及其复用、基于UDP接收和发送数据、高级套接字、套接字选项、原始套接字、服务器模型、IPv6基础知识等。通过学习本篇内容，读者可以全面、系统、深入地掌握Linux网络程序设计的大部分知识。 　　第3篇  Linux内核网络编程 　　本篇涵盖第16、17章，主要包括Linux内核层网络架构和netfilter框架的报文处理。通过学习本篇内容，读者可以初步掌握Linux内核网络编程的相关知识。 　　第4篇  综合案例 　　本篇涵盖第18～20章，主要介绍3个网络编程综合案例的实现，包括一个简单的Web服务器SHTTPD的实现、一个简单的网络协议栈SIP的实现和一个简单的防火墙SIPFW的实现。通过学习本篇内容，读者可以掌握如何编写一个完整、可用的Linux网络程序。 阅读建议 * 对于没有基础的读者，尽量从前到后按顺序阅读，不要随意跳跃； * 书中给出的示例和案例需要读者亲自上机动手实践，这样学习效果更好； * 第4篇偏重于实战，这部分内容初期不需要读者全面掌握，只要理解基本的开发思路即可，等有了较丰富的开发经验后可进一步研读。 读者对象 * 想全面学习Linux网络编程的人员； * Linux网络编程从业人员； * Linux网络编程爱好者； * 高等院校相关专业的学生； * 培训机构的学员； * 需要一本案头手册的开发人员。 配书资源获取方式 　　《Linux网络编程（第3版）》涉及的配套资源如下： * 示例和案例源代码； * 配套教学视频； * 高清思维导图； * 习题参考答案； * 配套教学PPT； * 书中涉及的工具。 　　上述配套资源有以下3种获取方式： * 关注微信公众号“方大卓越”，然后回复数字“17”，可自动获取下载链接； * 在清华大学出版社网站上搜索到本书，然后在本书页面上找到“资源下载”栏目，单击“网络资源”按钮进行下载； * 在本书技术论坛上的Linux模块进行下载。 技术支持 　　虽然笔者对书中所述内容都尽量予以核实，并多次进行文字校对，但是因时间所限，可能还存在疏漏和不足之处，恳请读者批评与指正。 　　读者在阅读本书时若有疑问，可以通过以下方式获得帮助： * 加入本书QQ交流群进行提问； * 在本书技术论坛上留言，会有专人负责答疑； * 发送电子邮件获得帮助。
　　编  者

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媒体评论

“Linux典藏大系”是专门为Linux技术爱好者推出的系列图书，涵盖Linux技术的方方面面，可以满足不同层次和各个领域的读者学习Linux的需求。该系列图书自2010年1月陆续出版，上市后深受广大读者的好评。2014年1月，创作者对该系列图书进行了全面改版并增加了新品种。新版图书一上市就大受欢迎，各分册长期位居Linux图书销售排行榜前列。截至2023年10月底，该系列图书累计印数超过30万册。可以说，“Linux典藏大系”是Linux图书市场上的明星品牌，该系列中的一些图书多次被评为清华大学出版社“年度畅销书”，还曾获得“51CTO读书频道”颁发的“最受读者喜爱的原创IT技术图书奖”，另有部分图书的中文繁体字版在中国台湾出版发行。该系列图书的出版得到了国内Linux知名技术社区ChinaUnix（简称CU）的大力支持和帮助，读者与CU社区中的Linux技术爱好者进行了广泛的交流，取得了良好的学习效果。另外，该系列图书还被国内上百所高校和培训机构选为教材，得到了广大师生的一致好评。

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