Socket网络编程学习笔记

Socket网络编程学习笔记

一、IP地址操作类

1、IPAddress类

a、在该类中有一个 Parse()方法，可以把点分的十进制IP表示转化成IPAddress类，方法如下：

IPAddress address = IPAddress.Parse(“192.168.0.1”);

b、IPAddress提供4个只读字段



Any 用于代表本地系统可用的任何IP地址

Broadcase 用于代表本地网络的IP广播地址

Loopback 用于代表系统的回送地址

None 用于代表系统上没有网络接口

其中IPAddress.Any最常用可以用来表示本机上所有的IP地址，这对于socket服务进行侦听时，最方便使用，不用对每个IP进行侦听了。而IPAddress.Broadcase可用来UDP的IP广播，这些具体讲socket时再详细介绍。

2、IPEndPoint类

我们可以通过二种构造方法来创建IPEndPoint类：

a、IPEndPoint(long address, int port)

b、IPEndPoint(IPAddress address, int port)

四个属性：



Address

AddressFamily

Port

MaxPort

MinPort

这些应该从名字上就很好理解，不再一一介绍。IPEndPoint其实就是一个IP地址和端口的绑定，可以代表一个服务，用来Socket通讯。

二、DNS相关类

DNS类有四个静态方法，来获取主机DNS相关信息，

1、GetHostName()

通过Dns.GetHostName()可以获得本地计算机的主机名



2、GetHostByName()

根据主机名称，返回一个IPHostEntry 对象：



IPHostEntry GetHostByName(string hostName)

其中IPHostEntry把一个DNS主机名与一个别名和IP地址的数组相关联，包含三个属性：

AddressList：一个IPAddress对象的数组

Aliases：一个字符串对象数组

HostName：一个用于主机名的字符串对象

3、GetHostByAddress()

类似于GetHostByName()，只不过这里的参数是IP地址，而不是主机名，也返回一个IPHostEntry对象。

IPHostEntry GetHostByAddress(IPAddress address)

IPHostEntry GetHostByAddress(string address)

4、Resolve()

当我们不知道输入的远程主机的地址是哪种格式时（主机名或IP地址），用以上的二种方法来实现，我们可能还要通过判断客户输入的格式，才能正确使用，但Dns类提供一更简单的方法Resolve()，该方法可以接受或者是主机名格式或者是IP地址格式的任何一种地址，并返回IPHostEntry对象。

一、服务端Socket侦听：

服务端Socket侦听主要分以下几个步骤，按照以下几个步骤我们可以很方便的建立起一个Socket侦听服务，来侦听尝试连接到该服务器的客户Socket，从而建立起连接进行相关通讯。

1、创建IPEndPoint实例，用于Socket侦听时绑定

IPEndPoint ipep = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 6001);

2、创建套接字实例

serverSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

这里创建的时候用ProtocolType.Tcp，表示建立一个面向连接(TCP)的Socket。

3、将所创建的套接字与IPEndPoint绑定

serverSocket.Bind(ipep);

4、设置套接字为收听模式

serverSocket.Listen(10);

以上这四步，我们已经建立了Socket的侦听模式，下面我们就来设置怎么样来获取客户Socket连接的实例，以及连接后的信息发送。

5、在套接字上接收接入的连接

while (true){

try{

//在套接字上接收接入的连接

clientSocket = serverSocket.Accept();

clientThread = new Thread(new ThreadStart(ReceiveData));

clientThread.Start();

}catch (Exception ex){

MessageBox.Show("listening Error: " + ex.Message);

}

}

通过serverSocket.Accept()来接收客户Socket的连接请求，在这里用循环可以实现该线程实时侦听，而不是只侦听一次。当程序运行serverSocket.Accept()时，会等待，直到有客户端Socket发起连接请求时，获取该客户Socket，如上面的clientSocket。在这里我用多线程来实现与多个客户端Socket的连接和通信，一旦接收到一个连接后，就新建一个线程，执行ReceiveData功能来实现信息的发送和接收。

6、 在套接字上接收客户端发送的信息和发送信息

private void ReceiveData(){

bool keepalive = true;

Socket s = clientSocket;

Byte[] buffer = new Byte[1024];

//根据收听到的客户端套接字向客户端发送信息

IPEndPoint clientep = (IPEndPoint)s.RemoteEndPoint;

lstServer.Items.Add

"Client：" + clientep.Address + "("+clientep.Port+")");

string welcome = "Welcome to my test sever ";

byte[] data = new byte[1024];

data = Encoding.ASCII.GetBytes(welcome);

s.Send(data, data.Length, SocketFlags.None);

while (keepalive){

//在套接字上接收客户端发送的信息

int bufLen = 0;

try{

bufLen = s.Available;

s.Receive(buffer, 0, bufLen, SocketFlags.None);

if (bufLen == 0){

continue;

}catch (Exception ex){

MessageBox.Show("Receive Error:" + ex.Message);

return;

}clientep = (IPEndPoint)s.RemoteEndPoint;

string clientcommand = System.Text.Encoding.ASCII.GetString (buffer).Substring(0, bufLen);

lstServer.Items.Add (clientcommand + "("+clientep.Address + ":"+clientep.Port+")");

}

}

通过IPEndPoint clientep = (IPEndPoint)s.RemoteEndPoint;我们可以获取连接上的远程主机的端口和IP地址，如果想查询该主机的其它属性如主机名等，可用于上一篇讲的Dns.GetHostByAddress(string ipAddress)来返回一个IPHostEntry对象，就可以得到。另外我们要注意的是，通过Socket发送信息，必须要先把发送的信息转化成二进字进行传输，收到信息后也要把收到的二进字信息转化成字符形式，这里可以通过Encoding.ASCII.GetBytes(welcome);和Encoding.ASCII.GetString(buffer).Substring(0, bufLen);来实现。

以上就是服务端Socket侦听模式的实现，只要有远程客户端Socket连接上后，就可以轻松的发送信息和接收信息了。下面我们来看看客户端Socket是怎么连接上服务器的。

二、客户端连接

客户端Socket连接相对来说比较简单了，另外说明一下，在执行客户端连接前，服务端Socket侦听必须先启动，不然会提示服务器拒绝连接的信息。

1、创建IPEndPoint实例和套接字

IPEndPoint ipep = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 6001);

clientSocket = new SocketAddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream,

ProtocolType.Tcp);

这个跟服务端Socket侦听差不多，下面一步由服务端Socket的侦听模式变成连接模式。

2、将套接字连接到远程服务器

//将套接字与远程服务器地址相连

try{

clientSocket.Connect(ipep);

}

catch (SocketException ex){

MessageBox.Show("connect error: " + ex.Message);

return;

}

前面已说明，如果在执行Socket连接时，服务器的Socket侦听没有开启的话，会产生一个SocketException异常，如果没有异常发生，那恭喜你，你已经与服务器连接上了，接下来就可以跟服务器通信了。

3、接收信息

while (true){

//接收服务器信息

int bufLen = 0;

try

{

bufLen = clientSocket.Available;

clientSocket.Receive(data, 0, bufLen, SocketFlags.None);

if (bufLen == 0)

continue;

}

}

catch (Exception ex)

{

MessageBox.Show("Receive Error:" + ex.Message);

return;

}

string clientcommand = System.Text.Encoding.ASCII.GetString(data).Substring(0, bufLen);

lstClient.Items.Add(clientcommand);

}

4、发送信息

//向服务器发送信息

byte[] data = new byte[1024];

data = Encoding.ASCII.GetBytes(txtClient.Text);

clientSocket.Send(data, data.Length, SocketFlags.None);

客户端的发送信息和接收信息跟服务器的接收发送是一样的，只不过一个是侦听模式而另一个是连接模式。

打开Socket

命 名

监听端口

建立连接

收发消息

关闭连接

打开Socket

连接服务器

收发消息

关闭连接

服务器端程序

客户端程序

基于TCP的socket编程

关键词： VC

sockets（套接字）编程有三种，流式套接字（SOCK_STREAM），数据报套接字（SOCK_DGRAM），原始套接字（SOCK_RAW）；基于TCP的socket编程是采用的流式套接字。

在这个程序中，将两个工程添加到一个工作区。要链接一个ws2_32.lib的库文件。

服务器端编程的步骤：

1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；

注明：SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

socket（）构照函数初始化SOCKET 类的实例

2：绑定套接字到一个IP地址和一个端口上(bind())；

注明：使 Socket 与一个本地终结点相关联。

3：将套接字设置为监听模式等待连接请求(listen())；

注明：The listen function places a socket in a state

int listen(

SOCKET s,

int backlog(最大链接数)

);



4：请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept())；

注明：为新建连接创建新的 Socket。

5：用返回的套接字和客户端进行通信(send()/recv())；

6：返回，等待另一连接请求；

7：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。

服务器端代码如下：

#include <stdio.h>

#include <Winsock2.h>

void main()

{

WORD wVersionRequested;

WSADATA wsaData;

int err;



wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );



err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

if ( err != 0 ) {

return;

}



if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||

HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

WSACleanup( );

return;

}

SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

SOCKADDR_IN addrSrv;

addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);

addrSrv.sin_family=AF_INET;

addrSrv.sin_port=htons(6000);



bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

listen(sockSrv,5);

SOCKADDR_IN addrClient;

int len=sizeof(SOCKADDR);

while(1)

{

SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);

char sendBuf[50];

sprintf(sendBuf,"Welcome %s to here!",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));

send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);

char recvBuf[50];

recv(sockConn,recvBuf,50,0);

printf("%s\n",recvBuf);

closesocket(sockConn);

}

}

客户端编程的步骤：

1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；

2：向服务器发出连接请求(connect())；

注明：建立与远程主机的连接。

3：和服务器端进行通信(send()/recv())；

4：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。

客户端的代码如下：

#include <stdio.h>

#include <Winsock2.h>

void main()

{

WORD wVersionRequested;

WSADATA wsaData;

int err;



wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );



err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

if ( err != 0 ) {

return;

}



if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||

HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

WSACleanup( );

return;

}

SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);



SOCKADDR_IN addrSrv;

addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");

addrSrv.sin_family=AF_INET;

addrSrv.sin_port=htons(6000);

connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

char recvBuf[50];

recv(sockClient,recvBuf,50,0);

printf("%s\n",recvBuf);

send(sockClient,"hello",strlen("hello")+1,0);



closesocket(sockClient);

WSACleanup();

}





基于Socket的UDP和TCP编程介绍

　　作者：王姗姗，华清远见嵌入式学院讲师。

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　　一、概述

　　TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议是网络体系结构TCP/IP模型中传输层一层中的两个不同的通信协议。

　　TCP：传输控制协议，一种面向连接的协议，给用户进程提供可靠的全双工的字节流，TCP套接口是字节流套接口(stream socket)的一种。

　　UDP：用户数据报协议。UDP是一种无连接协议。UDP套接口是数据报套接口(datagram socket)的一种。

　　二、TCP和UDP介绍

　　1）基本TCP客户—服务器程序设计基本框架



　　说明：（三路握手）

　　1.客户端发送一个SYN段（同步序号）指明客户打算连接的服务器端口，以及初始化序号(ISN) 。

　　2.服务器发回包含服务器的初始序号的SYN报文段作为应答。同时，将确认序号(ACK)设置为客户的ISN加1以对客户的SYN 报文段进行确认。一个SYN将占用一个序号。

　　3.客户必须将确认序号设置为服务器的ISN加1以对服务器的SYN报文段进行确认。

　　2) 基本TCP客户—服务器程序设计基本框架流程图



　　3) UDP和TCP的对比：

　　从上面的流程图比较我们可以很明显的看出UDP没有三次握手过程。

　　简单点说。UDP处理的细节比TCP少。UDP不能保证消息被传送到（它也报告消息没有传送到）目的地。UDP也不保证数据包的传送顺序。UDP把数据发出去后只能希望它能够抵达目的地。

　　TCP优缺点：

　　优点：

　　1．TCP提供以认可的方式显式地创建和终止连接。

　　2．TCP保证可靠的、顺序的（数据包以发送的顺序接收）以及不会重复的数据传输。

　　3．TCP处理流控制。

　　4．允许数据优先

　　5．如果数据没有传送到，则TCP套接口返回一个出错状态条件。

　　6．TCP通过保持连续并将数据块分成更小的分片来处理大数据块。—无需程序员知道

　　缺点： TCP在转移数据时必须创建（并保持）一个连接。这个连接给通信进程增加了开销，让它比UDP速度要慢。

　　UDP优缺点：

　　1．UDP不要求保持一个连接

　　2．UDP没有因接收方认可收到数据包（或者当数据包没有正确抵达而自动重传）而带来的开销。

　　3．设计UDP的目的是用于短应用和控制消息

　　4．在一个数据包连接一个数据包的基础上，UDP要求的网络带宽比TDP更小。

　　三、Socket编程

　　Socket接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。要学Internet上的TCP/IP网络编程，必须理解Socket接口。

　　Socket接口设计者最先是将接口放在Unix操作系统里面的。如果了解Unix系统的输入和输出的话，就很容易了解Socket了。网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。常用的Socket类型有两种：流式Socket（SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。

　　1、socket调用库函数主要有：

　　创建套接字

　　Socket(af,type,protocol)

　　建立地址和套接字的联系

　　bind(sockid, local addr, addrlen)

　　服务器端侦听客户端的请求

　　listen( Sockid ,quenlen)

　　建立服务器/客户端的连接 (面向连接TCP）

　　客户端请求连接

　　Connect(sockid, destaddr, addrlen)

　　服务器端等待从编号为Sockid的Socket上接收客户连接请求

　　newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)

　　发送/接收数据

　　面向连接：send(sockid, buff, bufflen)

　　recv( )

　　面向无连接：sendto(sockid,buff,…,addrlen)

　　recvfrom( )

　　释放套接字

　　close(sockid)

　　2、TCP/IP应用编程接口（API）

　　服务器的工作流程：首先调用socket函数创建一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，然后调用listen在相应的socket上*，当accpet接收到一个连接服务请求时，将生成一个新的socket。服务器显示该客户机的IP地址，并通过新的socket向客户端发送字符串" hi,I am server!"。最后关闭该socket。

main()

{

int sock_fd,client_fd; /*sock_fd：*socket；client_fd：数据传输socket */

struct sockaddr_in ser_addr; /* 本机地址信息 */

struct sockaddr_in cli_addr; /* 客户端地址信息 */

char msg[MAX_MSG_SIZE];/* 缓冲区*/

ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*创建连接的SOCKET */

if(ser_sockfd<0)

{/*创建失败 */

fprintf(stderr,"socker Error:%s\n",strerror(errno));

exit(1);

}

/* 初始化服务器地址*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&ser_addr,addrlen);

ser_addr.sin_family=AF_INET;

ser_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

ser_addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);

if(bind(ser_sockfd,(struct sockaddr*)&ser_addr,sizeof(struct sockaddr_in))<0)

{ /*绑定失败 */

fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno));

exit(1);

}

/*侦听客户端请求*/

if(listen(ser_sockfd,BACKLOG)<0)

{

fprintf(stderr,"Listen Error:%s\n",strerror(errno));

close(ser_sockfd);

exit(1);

}

while(1)

{/* 等待接收客户连接请求*/

cli_sockfd=accept(ser_sockfd,(struct sockaddr*) & cli_addr,&addrlen);

if(cli_sockfd<=0)

{

fprintf(stderr,"Accept Error:%s\n",strerror(errno));

}

else

{/*开始服务*/

recv(cli_addr,msg,MAX_MSG_SIZE,0); /* 接受数据*/

printf("received a connection from %sn", inet_ntoa(cli_addr.sin_addr));

printf("%s\n",msg);/*在屏幕上打印出来 */

strcpy(msg,"hi,I am server!");

send(cli_addr,msg,sizeof(msg),0); /*发送的数据*/

close(cli_addr);

}

}

close(ser_sockfd);

}

　　客户端的工作流程：首先调用socket函数创建一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，请求连接服务器，通过新的socket向客户端发送字符串" hi,I am client!"。最后关闭该socket。

main()

{

int cli_sockfd;/*客户端SOCKET */

int addrlen;

char seraddr[14];

struct sockaddr_in ser_addr,/* 服务器的地址*/

cli_addr;/* 客户端的地址*/

char msg[MAX_MSG_SIZE];/* 缓冲区*/

GetServerAddr(seraddr);

cli_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*创建连接的SOCKET */

if(ser_sockfd<0)

{/*创建失败 */

fprintf(stderr,"socker Error:%s\n",strerror(errno));

exit(1);

}

/* 初始化客户端地址*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&ser_addr,addrlen);

cli_addr.sin_family=AF_INET;

cli_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

cli_addr.sin_port=0;

if(bind(cli_sockfd,(struct sockaddr*)&cli_addr,addrlen)<0)

{

/*棒定失败 */

fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno));

exit(1);

}

/* 初始化服务器地址*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&ser_addr,addrlen);

ser_addr.sin_family=AF_INET;

ser_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(seraddr);

ser_addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);

if(connect(cli_sockfd,(struct sockaddr*)&ser_addr,&addrlen)!=0)/*请求连接*/

{

/*连接失败 */

fprintf(stderr,"Connect Error:%s\n",strerror(errno));

close(cli_sockfd);

exit(1);

}

strcpy(msg,"hi,I am client!");

send(sockfd,msg,sizeof(msg),0);/*发送数据*/

recv(sockfd,msg,MAX_MSG_SIZE,0); /* 接受数据*/

printf("%s\n",msg);/*在屏幕上打印出来 */

close(cli_sockfd);

}

　　3、UDP/IP应用编程接口（API）

　　服务器的工作流程：首先调用socket函数创建一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，接收到一个客户端时，服务器显示该客户端的IP地址，并将字串返回给客户端。

int main(int argc,char **argv)

{

int ser_sockfd;

int len;

//int addrlen;

socklen_t addrlen;

char seraddr[100];

struct sockaddr_in ser_addr;

/*建立socket*/

ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

if(ser_sockfd<0)

{

printf("I cannot socket success\n");

return 1;

}

/*填写sockaddr_in 结构*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&ser_addr,addrlen);

ser_addr.sin_family=AF_INET;

ser_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

ser_addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);

/*绑定客户端

if(bind(ser_sockfd,(struct sockaddr *)&ser_addr,addrlen)<0)

{

printf("connect");

return 1;

}

while(1)

{

bzero(seraddr,sizeof(seraddr));

len=recvfrom(ser_sockfd,seraddr,sizeof(seraddr),0,(struct sockaddr*)&ser_addr,&addrlen);

/*显示client端的网络地址*/

printf("receive from %s\n",inet_ntoa(ser_addr.sin_addr));

/*显示客户端发来的字串*/

printf("recevce:%s",seraddr);

/*将字串返回给client端*/

sendto(ser_sockfd,seraddr,len,0,(struct sockaddr*)&ser_addr,addrlen);

}

}

　　客户端的工作流程：首先调用socket函数创建一个Socket，填写服务器地址及端口号，从标准输入设备中取得字符串，将字符串传送给服务器端，并接收服务器端返回的字符串。最后关闭该socket。

int GetServerAddr(char * addrname)

{

printf("please input server addr:");

scanf("%s",addrname);

return 1;

}

int main(int argc,char **argv)

{

int cli_sockfd;

int len;

socklen_t addrlen;

char seraddr[14];

struct sockaddr_in cli_addr;

char buffer[256];

GetServerAddr(seraddr);

/* 建立socket*/

cli_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

if(cli_sockfd<0)

{

printf("I cannot socket success\n");

return 1;

}

/* 填写sockaddr_in*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&cli_addr,addrlen);

cli_addr.sin_family=AF_INET;

cli_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(seraddr);

//cli_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

cli_addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);

bzero(buffer,sizeof(buffer));

/* 从标准输入设备取得字符串*/

len=read(STDIN_FILENO,buffer,sizeof(buffer));

/* 将字符串传送给server端*/

sendto(cli_sockfd,buffer,len,0,(struct sockaddr*)&cli_addr,addrlen);

/* 接收server端返回的字符串*/

len=recvfrom(cli_sockfd,buffer,sizeof(buffer),0,(struct sockaddr*)&cli_addr,&addrlen);

//printf("receive from %s\n",inet_ntoa(cli_addr.sin_addr));

printf("receive: %s",buffer);

close(cli_sockfd);

}

　　四、调试

　　Makefile文件为：

CC=gcc

all:server client

CFLAGS=-o

server: server.c

$(CC) $(CFLAGS) $@ server.c

client: client.c

$(CC) $(CFLAGS) $@ client.c

clean:

rm -f server client

　　在shell中执行make进行编译，make clean删除生成文件。

　　运行结果如下图：