У. Р. Стивенс, Б. Феннер, Э. М. Рудофф
UNIX
Разработка сетевых приложений
3-е издание
Рику
Aloha nui loa
Вступительное слово
Вышедшее в 1990 году первое издание этой книги было признано лучшим учебником для программистов, изучающих технологии сетевого программирования. С тех пор сеть претерпела серьезнейшие изменения. Достаточно взглянуть на адрес автора, указанный в том издании: «uunet!hsi!netbook». Вряд ли любой читатель сможет сказать, что это адрес в сети UUCP, которая была популярна в 1980-х.
Сейчас сети UUCP стали раритетом, а новые технологии, подобные беспроводным сетям, получают повсеместное распространение. Разрабатываются новые протоколы и парадигмы программирования. И программисты начинают ощущать потребность в учебнике, который помог бы им освоить все тонкости новых методик.
Книга, которую вы держите в руках, заполняет этот пробел. Тем, у кого на книжной полке стоит истрепанное первое издание, она даст возможность узнать о новых технологиях программирования и о протоколах следующего поколения, таких как IPv6. Эта книга нужна всем, потому что она представляет собой соединение практического опыта, исторической перспективы и глубины понимания.
Я уже получил удовольствие и новые знания благодаря этой книге, и не сомневаюсь, что вы сможете сделать то же самое.
Предисловие
Эта книга предназначена для тех, кто хочет писать программы, взаимодействующие друг с другом посредством интерфейса сокетов. Некоторые читатели, возможно, уже достаточно хорошо знакомы с сокетами, потому что сейчас сетевое программирование фактически немыслимо без них. Другим придется начинать с самых азов. Цель этой книги — предоставить руководство по сетевому программированию для начинающих и для профессионалов, тех, кто разрабатывает новые сетевые приложения и тех, кто поддерживает существующий код. Будет полезна она и тем, кто хочет понимать, как работают сетевые компоненты их систем.
Все примеры в этой книге относятся к операционной системе Unix, хотя основные понятия и концепции сетевого программирования практически не зависят от операционной системы. Почти все операционные системы предоставляют набор сетевых приложений, таких как браузеры, почтовые клиенты и файловые серверы. Мы обсудим обычное деление таких приложений на клиентскую и серверную части и напишем множество примеров собственных клиентов и серверов.
Ориентируясь на Unix, мы не могли не рассказать о самой этой системе и о TCP/IP. В тех случаях, когда читателю могут оказаться интересными более подробные сведения, мы отсылаем его к другим книгам:
■ Advanced Programming in the Unix Environment [110];
■ TCP/IP Illustrated, том 1 [111];
■ TCP/IP Illustrated, том 2 [128];
■ TCP/IP Illustrated, том 3 [112].
В первую очередь читателю следует обращаться к книге [128], в которой представлена реализация 4.4BSD функций сетевого программирования для API сокетов (socket, bind, connect и т.д.). При понимании того, как реализована та или иная функциональная возможность, ее применение в приложениях становится более осмысленным.
Сокеты в нынешней их форме существовали с 1980-х годов. Благодаря совершенству архитектуры этого интерфейса, он продолжает оставаться оптимальным для большинства приложений. Возможно, вы будете удивлены, узнав, как много изменилось в этом интерфейсе с 1998 года, когда было опубликовано второе издание этой книги. Эти изменения были отражены в новом издании. Их можно сгруппировать следующим образом:
■ Новое издание содержит обновленные сведения об IPv6, который на момент публикации второго издания существовал только в черновом варианте, и за прошедшие годы был усовершенствован.
■ Определения функций и примеры их использования были изменены в соответствии с последней спецификацией POSIX (POSIX 1003.1–2001), которая известна под названием «Единая спецификация UNIX версии 3».
■ Описание транспортного интерфейса X/Open было исключено из книги, потому что этот интерфейс вышел из широкого употребления и последняя спецификация POSIX не описывает его.
■ Также исключено было описание протокола TCP для транзакций (T/TCP).
■ Были добавлены три новые главы, посвященные относительно новому транспортному протоколу SCRIPT. Этот надежный протокол, ориентированный на передачу сообщений, предоставляет поддержку многопоточной передачи и обеспечивает работу с несколькими интерфейсами. Изначально он был предназначен для Интернет-телефонии, но его функции могут оказаться полезными многим другим приложениям.
■ Также была добавлена глава, посвященная сокетам управления ключами, которые могут использоваться с протоколом IPSec и другими сервисами сетевой безопасности.
■ Все примеры тестировались на новых компьютерах с новыми версиями операционных систем. Во многих случаях это оказывалось необходимым по той причине, что производители устраняли ошибки и добавляли новые функции, правда, время от времени, нам удавалось обнаруживать новые ошибки. Для тестирования использовались следующие компьютеры (см. рис. 1.17):
□ Apple Power PC с MacOS/X 10.2.6
□ HP PA-RISC с HP-UX 11i
□ IBM Power PC с AIX 5.1
□ Intel x86 с FreeBSD 4.8
□ Intel x86 с Linux 2.4.7
□ Sun SPARC с FreeBSD 5.1
□ Sun SPARC с Solaris 9
Второй том под названием «Взаимодействие процессов» рассказывает о передаче сообщений, синхронизации, разделяемой памяти и удаленном вызове процедур.
Эту книгу можно использовать и как учебное пособие по сетевому программированию, и как справочник для более опытных программистов. При использовании его как учебника или для ознакомления с сетевым программированием следует уделить особое внимание второй части («Элементарные сокеты», главы 3–11), после чего можно переходить к чтению тех глав, которые представляют наибольший интерес. Во второй части рассказывается об основных функциях сокетов как для TCP, так и для UDP; кроме того, рассматривается мультиплексирование ввода-вывода, параметры сокетов и основные преобразования имен и адресов. Всем читателям следует прочесть главу 1, в особенности раздел 1.4, так как в нем описаны некоторые функции-обертки, используемые далее во всей книге. Глава 2 и, возможно, приложение А могут быть использованы по мере необходимости для получения справочных сведений в зависимости от уровня подготовки читателя. Большинство глав в третьей части («Дополнительные возможности сокетов») могут быть прочитаны независимо от других, содержащихся в этой же части.
Для тех, кто собирается использовать эту книгу в качестве справочного пособия, имеется подробный предметный указатель. Для тех, кто будет читать только выборочные главы в произвольном порядке, в книге имеются ссылки на те места, где обсуждаются близкие темы.
Исходный код для всех примеров расположен на моей домашней странице[1], адрес которой указан в конце предисловия. Чтобы научиться сетевому программированию, лучше всего будет взять эти программы, изменить их и расширить. На самом деле написание программ таким образом является единственным способом овладеть изученными технологиями. В конце каждой главы приводятся упражнения, а ответы на большинство из них содержатся в приложении Г.
Список найденных опечаток по этой книге также находится на моей домашней странице.
Первое и второе издания этой книги были написаны У. Ричардом Стивенсом, который скончался 1 сентября 1999 г. Его книги стали образцом учебной литературы по сетевому программированию и считаются яркими, тщательно проработанными и необычайно популярными произведениями искусства. Авторы новой редакции постарались сохранить качество книги на прежнем уровне.
1
Все исходные коды программ, опубликованные в этой книге, вы можете найти по адресу http://www.piter.com.