浅谈如何学习网络编程

如何学习网络编程？这是我的经验之谈，我从来就没有系统的学习过网络编程（非科班么），学习过程中走了不少弯路。最近在读经典的《Linux程序设计（第3版）》，第十五章讲的是套接字Socket编程，读完之后，产生了一些想法，觉得有必要写下来。

学习网络编程我遇到的主要两个困惑是：
第一：计算机网络中的一个个协议都是抽象的，怎么和具体实际结合起来呢？
第二：知道了socket编程的一般步骤后，如何能够写成复杂的服务器程序？（如Web服务器）

我的学习过程是这样子的：
●先是利用WinInet函数库写了几个简单的网络应用程序：简易登录、查询新书RSS等；了解了HTTP协议的一些内容。
●后来又看了孙鑫的VC视频教程， ，虽然照着视频能够写出实例代码来，但是仅仅是会用，其中很多原理都不理解，比如说WSA开头的异步函数，Winsock2对socket的一些增强或者改进等。

●后来是一边上《计算机网络》的课，一边读《C++网络编程》。通过计算机网络课我知道了所谓的协议分析是怎么一回事情，通过wireshark抓包分析，“协议”就如同这个词本身意思是一样的，是通信过程中的一种约定，规定了数据包中的每个或每几个字节代表了什么意思；

●至于《C++网络编程》，十分惭愧，我最大的收获不是如何进行网络编程，而是ACE框架的设计原则，通过实际的例子明白了设计模式是怎么一回事情，可以去我的豆瓣书评 看看。

● 再后来，偶然的发现了《计算机网络高级编程技术》，我初略的翻了翻，看到里面的基础、提高、综合训练篇、突然反应过来：socket和操作系统提供的系统调用，基本上都是C语言接口的，协议字段的具体表现，不就是用结构体吗？协议中的几个字节代表什么与C语言基本数据类型就能对应了起来（-_-!这是缺少实践造成的迟钝啊)。

●再后来，了解了下Boost.asio，Java的MINA框架，这些都是异步I/O前摄器模式的实现，当然还有ACE_Proactor

●再后来由于参加比赛的需要，飞快的阅读了《深入理解MySQL核心技术》和Linux程序设计（第3版）》，就这样从把整个知识体系都联系起来，从socket到完整网络服务器程序，我的网络编程才算正式进入了门道。

所以，正常的学习路径应该是：C/C++语言 -->>计算机网络 -->>协议分析 -->>BSD Socket、OS API ( fork()、pthread_create()、select() ) -->>Reactor、Proactor模式

在这个过程我的体会是，最好是从Linux下或者Unix底下学习，比起Windows，Linux的编程接口设计更很简洁，使用的基本上都是标准的数据类型，很多源代码是开放的，而且我比较习惯于看小写的英文单词。。。我发现，如果最一开始能够从整体上了解网络编程的全景，就会知道应该学习什么，下一步该学什么，循序渐进才是好的学习方法。

我所理解的“全景”：

--计算机网络种类有很多种：ATM、X.25、Internet（大大小小的局域网互联而成，以太网、令牌网等等）

---- Internet通信的协议也有很多种，其中最核心的是TCP/IP协议

---- 网络编程接口也有很多种，BSD UNIX提出了socket，是一种通信机制，是管道概念的扩展

-------- socket有三种属性：域（或协议族）、类型、协议

-------- 最常用的协议族有AF_UNIX和AF_INET（对应现在的Internet），AF_INET的类型又有两种：数据流（tcp）和数据报 （udp）

------------ 在<sys/types.h>和<sys/socket.h>定义了socket编程的系统调用：socket()、struct sockaddr、bind()、listen()、accept()、connect()、close()、sendto()、recvfrom()

------------ 其中bind()是用来给创建的socket命名的，如果是AF_UNIX会关联到文件系统的一个路径上，如果是AF_INET则会绑定到IP的端口号上；listen()用来保存未处理的客户请求的队列；accept()等待客户端的连接，会创建新的socket用来处理客户端连接。

------------ 由于历史原因，不同的计算机使用不同的字节序来表示整数，Intel和Motorola的处理器的字节序就不一样，所以要转换为网络序（好像Unicode中的Little-Endian、Big-Endian也是这么个情况。。）

------------ 服务器必然为多客户服务的，为了提高运行效率，高效利用系统资源，就出现多进程、多线程的服务端程序，这就需要用到fork()和pthread_create()了，再往下就是select()、pull()等多路复用和异步I/O机制了。

----------------为了简化网络应用程序的开发，增加代码的复用性、扩展性、可谓性；出现了Reacotr、Preactor等设计模式，出现了ACE、Boost.asio等框架、进一步简化网络开发的难度，出现了WinInet、libcurl这样的面向应用层的函数库。

最后我试着回答最开始的两个问题：

第一：描述协议基本上是C/C++中的结构体、协议中规定的多少字节代表什么，对应中C/C++中的标准数据类型。这是因为操作系统基本上都是用C语言编写的，提供的接口也是C语言的接口。上层的一些协议如HTTP、SOAP、XMPP基本上纯文本的，字符串就能表示。

第二：复杂的服务器程序复杂之处在于对高性能、执行效率的要求，这就需要利用操作系统提供的一些机制，比如多进程、多线程、原生支持的异步I/O机制。针对软件开发的复用性等要求，需要利用面向对象的设计思想，分层的思想、设计模式等。