Windows Embedded Compact 7網絡編程概述(下)

11.1.1 Select I/O模型

在Windows CE中，Select模型是惟一被支持的I/O模型。Select I/O模型就是利用select函數對I/O進行管理。

函數select的功能在於獲取一個或多個套接字的狀態，以及在必要的時候執行同步I/O操做進行等待。它的原型以下：

int select(

  int nfds,

  fd_set FAR* readfds,

  fd_set FAR* writefds,

  fd_set FAR* exceptfds,

  const struct timeval FAR* timeout

);

參數nfds被忽略，只是爲了保持與Berkeley的套接字規範相兼容。

參數readfds指向用於檢查可讀性的一系列套接字。

參數writefds指向用於檢查可寫性的一系列套接字。

參數exceptfds指向用於檢查錯誤的一系列套接字。

參數timeout設置select函數可以最多等待的I/O操做時間。在阻塞操做時，該參數被設置爲NULL，表示必須有操做發生才中止等待。

該函數返回結構體fd_set結構體中處於準備好狀態的套接字句柄的數目。若是超時，函數select返回0；不然，在發生錯誤的時候返回SOCKET_ERROR。函數WSAGetLastError能返回的錯誤碼以及相應的描述以下：如表11-14

錯誤碼	描述
WSANOTINITIALISED	必須在成功調用WSAStartup函數以後，才能調用此函數
WSAENETDOWN	網絡子系統出錯或者相關的服務提供者出現故障
WSAEINPROGRESS	阻塞性的Winsock函數正在被調用，或是服務提供者正在處理回調函數
WSAENOTSOCK	指定的套接字描述符不是合法的套接字
WSAEFAULT	參數argp不是合法的用戶地址空間的地址
WSAEINVAL	參數不被支持或是不合法
WSAEINTR	套接字被關閉

表11-14錯誤碼以及對應描述

該函數用於獲取一個或多個套接字的狀態。對於每一個套接字來講，函數可以分別獲取讀、寫以及發生錯誤的狀態。待查詢狀態的套接字用結構體fd_set來表示。統一個fd_set結構體中的全部套接字必須和同一個服務提供者相關聯。函數返回的時候，結構體fd_set的值反映了知足指定條件的套接字。而函數返回值表明了知足指定條件的套接字的數目。

若是套接字處於監聽的狀態且有鏈接請求到達，那麼fd_set中相應的位被設置爲可讀，而accept函數不被阻塞而直接完成。對於其餘狀態的套接字來講，可讀性表示隊列中存在數據，而接收函數，如recv和recvfrom不用被阻塞。

若是套接字在處理非阻塞的connect函數調用，套接字只有在建立鏈接成功完成的時候才被設置爲可寫。若是套接字不是處理connect函數調用，可寫行表示發送函數，如send和sendto，可以保證成功執行。

在readfds、writefds和exceptfds這三個參數中，最多隻能有兩個參數被同時設置爲空；而另外的非空參數中至少包含一個套接字的句柄。

readfds集合包括符合下述任一條件的套接字：

1） 若是listen函數已經被調用，並且一個鏈接正在被創建，那麼accept函數將成功執行。

2） 有供讀取的數據；若是SO_OOBINLINE屬性被設置，這裏的數據包括帶外數據。

3） 鏈接被關閉、重置或是中斷。

writefds集合包括符合下述任一條件的套接字：

1） 若是正在處理一個非阻塞的connect函數調用，那麼鏈接會成功。

2） 數據可以被髮送。

exceptfds集合包括符合下述任一條件的套接字：

1） 若是正在處理一個非阻塞的connect函數調用，鏈接嘗試會失敗。

2） 在SO_OOBINLINE屬性被禁止的情形下，有帶外數據能夠被讀取。

Winsock動態連接庫還提供了相應的fd_set結構體的函數，便於程序對fd_set的控制。主要的fd_set結構體操做函數以下：

1） FD_CLR(s, *set)：從集合set中刪除套接字s。

2） FD_ISSET(s, *set)：檢查套接字s是不是集合set的一員。若是是，返回非零值；不然，返回0。

3） FD_SET(s, *set)：往集合set中添加套接字s。

4） FD_ZERO(*set)：初始化集合set爲空集合。

11.1 Ping編程

11.2.1 Ping編程概述

在Windows環境中，Ping命令是常見的網絡命令。它的主要目的是探測目標機器是否可達，以及檢測二者間的網絡狀態；而它的實現主要是經過向目標機器發送一個ICMP（Internet Control Message Protocol）格式的包來完成的。

ICMP協議是一個在網絡主機間執行流控制、錯誤信息、路由或是其餘數據的網絡協議。它主要用於網絡Ping（或是Packet Internet Groper）中。

在RFC 792的網絡協議規範中，ICMP定位於維護狀態的協議，且做爲IP協議的一部分，工做在ISO模型的網絡層中。ICMP的消息都封裝成IP數據包的格式，於是能夠在網絡中進行路由傳輸。在Windows CE中，ICMP的用途主要有：

1） 建立和維護路由表；

2） 路由發現；

3） 錯誤診斷；

4） 路由選擇；

5） 流量控制。

要編寫Ping的應用程序，離不開三個Winsock API函數的支持：IcmpCreateFile, IcmpSendEcho和IcmpSendEcho。

1、函數IcmpCreateFile介紹

函數IcmpCreateFile的功能在於建立一個用於發送ICMP請iude句柄，原型以下：

HANDLE WINAPI IcmpCreateFile (VOID);

函數執行成功時，返回有效的ICMP句柄；不然，返回INVALID_HANDLE_VALUE。

2、函數IcmpSendEcho介紹

函數IcmpSendEcho的功能在於發送一個Ping數據包，即ICMP協議包，並接受一個或多個應答。它的原型以下：

DWORD WINAPI IcmpSendEcho(

HANDLE IcmpHandle, 

IPAddr DestinationAddress,

LPVOID RequestData, 

WORD RequestSize, 

PIP_OPTION_INFORMATION RequestOptions, 

LPVOID ReplyBuffer,

DWORD ReplySize, 

DWORD Timeout );

參數IcmpHandle指定了ICMP的句柄，這個句柄是由函數IcmpCreateFile打開的。

參數DestinationAddress指定了目標主機的IP地址。

參數RequestData指定了要發送數據包的緩存。

參數RequestSize指定了要發送數據包的長度，及參數RequestData中數據的長度。

參數RequestOptions指定了請求IP頭的方式，能夠爲空。另外，還支持的方式有時間戳（IP_OPT_TS）和記錄路由（IP_OPT_RR）。

參數ReplyBuffer表示應答數據的緩存。在函數返回的時候，這個緩存會保存一個或多個ICMP_ECHO_REPLY結構體，以及相應的選項和數據。

參數ReplySize表示收到的應答數據的大小。

參數Timeout表示指定等待應答的最大時間，單位是毫秒。

函數執行成功的時候，返回收到的應答的數目；不然，返回0。

3、函數IcmpCloseHandle介紹

函數IcmpCloseHandle的功能在於關閉ICMP句柄，原型以下:

BOOL WINAPI IcmpCloseHandle(

HANDLE IcmpHandle );

參數IcmpHandle是已經被函數IcmpCreateFile打開的ICMP句柄。

函數執行成功，返回TRUE;不然，返回FALSE。

若是在程序中須要探測目標主機是否可達，程序的執行流程以下：

1. 調用IcmpCreateFile函數建立一個新的ICMP句柄。

2. 循環調用IcmpSendEcho函數發送ICMP數據包並接收應答。在網絡不可達，或是鏈接超時，函數會返回錯誤。

3. 調用IcmpCloseHandle函數關閉已經建立的ICMP句柄。

11.2.2 Ping編程示例

11.2 RAS撥號編程

RAS，即遠程訪問服務（Remote Access Service），主要鏈接遠程主機和本地計算機。它容許用戶將遠程節點的計算機鏈接到一個本地計算機網絡。若是創建了鏈接，就能夠像訪問局域網中的計算機同樣，即便計算機實際鏈接的是一個遠程網絡。

在Windows CE 的 RAS 架構中， RAS 直接與 PPP 協議（ Point-to-Point 協議）通訊，建立鏈接到遠程訪問的通路。 RAS 利用 PPP 協議將須要進行傳輸的數據封裝成 IP 數據包，並經過點對點的鏈路將數據發送出去。當 PPP 協議接收到從 TCP/IP 協議上發送過來的 IP 請求數據包時，它將包發送到 AsyncMAC 微端口。以後， AsyncMAC 將數據包組裝成異步幀，並調用 Win32 的串行 API 將包轉發到 TAPI 設備。這樣，就完成了數據包的傳輸。整個數據包的處理和控制流程如圖 11.2 所示。

下面將介紹Windows CE爲RAS架構提供的一些經常使用的API。

11.3.1 創建撥號鏈接

在Winsock爲RAS架構提供的服務中，函數RasDial用於創建撥號鏈接。函數RasDial的功能在於在RAS客戶端和RAS服務器端，即本地主機和遠程主機間創建一個RAS鏈接。這個鏈接中傳輸的數據包括了相互間的反饋信息，以及用戶的認證信息。函數RasDial的原型以下：

DWORD RasDial(

  LPRASDIALEXTENSIONS dialExtensions, 

  LPTSTR phoneBookPath, 

  LPRASDIALPARAMS rasDialParam, 

  DWORD NotifierType, 

  LPVOID notifier, 

  LPHRASCONN pRasConn 

);

參數dialExtensions將被忽略，應該被設置爲空。在Windows CE中，它的默認值爲RASDIALEXTENSIONS。

參數phoneBookPath的值也應該被設置爲空。在撥號鏈接中，撥號名都存儲在註冊表的電話本表項中，而不是電話本文件中。

參數rasDialParam是指向結構體RASDIALPARAMS的指針，指定了撥號和用戶身份驗證參數。結構體RASDIALPARAMS的定義以下：

typedef struct _RASDIALPARAMS { 

  DWORD dwSize; 

  TCHAR szEntryName[ RAS_MaxEntryName + 1 ]; 

  TCHAR szPhoneNumber[ RAS_MaxPhoneNumber + 1 ]; 

  TCHAR szCallbackNumber[ RAS_MaxCallbackNumber + 1 ]; 

  TCHAR szUserName[ UNLEN + 1 ]; 

  TCHAR szPassword[ PWLEN + 1 ]; 

  TCHAR szDomain[ DNLEN + 1 ]; 

} RASDIALPARAMS;

結構體RASDIALPARAMS的屬性以下：

1） dwSize域指定告終構體的大小，單位爲字節數。

2） szEntryName域指定了創建撥號鏈接的名稱，不能爲空。

3） szPhoneNumber域被忽略，應該設置爲空。

4） szCallbackNumber域被忽略，應該設置爲空。

5） szUserName域指定了鏈接用戶的用戶名。它是RAS服務器進行身份驗證的用戶名，不能爲空。

6） szPassword域指定了鏈接用戶的密碼。它是RAS服務器進行身份驗證的用戶名的密碼，不能爲空。

7） szDomain域指定了鏈接用戶所在的域。

參數NotifierType指定了參數notifier的屬性。若是參數notifier爲空，那麼參數NotifierType被忽略；不然，參數NotifierTye的值爲0xFFFFFFFF。

參數notifier指向了接收創建鏈接過程消息的窗口句柄。若是參數notifier不爲空，那麼RasDial將會每個RasDial創建鏈接的事件發送一個消息。此時，RasDial執行異步調用。這表示RasDial在進行鏈接的同時，函數調用會當即返回。若是參數notifier爲空，RasDial執行同步調用。這表示知道RasDial鏈接完成後，不論成功或失敗，纔會返回。

參數pRasConn指定RasDial函數創建的撥號鏈接句柄。

下面的程序展現如何使用RasDial函數來進行異步調用。

BOOL MakeRasDial (HWND hDlgWnd)

{

  BOOL bPassword;

  TCHAR szBuffer[100];

  if (bUseCurrent)

  {

    // Get the last configuration parameters used for this connection. 

    // If the password was saved, then the logon dialog box will not be

    // displayed.

    if (RasGetEntryDialParams (NULL, &RasDialParams, &bPassword) != 0)

    {

      MessageBox (hDlgWnd, 

                  TEXT("Could not get parameter details"), 

                  szTitle, 

                  MB_OK);

      return FALSE;

    }

  }

  else

  {

    // Display the Authentication dialog box.

    DialogBox (hInst, MAKEINTRESOURCE(IDD_AUTHDLG), hDlgWnd, 

               AuthDlgProc);

    // Set hRasConn to NULL before attempting to connect.

    hRasConn = NULL;

    // Initialize the structure.

    memset (&RasDialParams, 0, sizeof (RASDIALPARAMS));

    // Configure the RASDIALPARAMS structure. 

    RasDialParams.dwSize = sizeof (RASDIALPARAMS);

    RasDialParams.szPhoneNumber[0] = TEXT('\0');

    RasDialParams.szCallbackNumber[0] = TEXT('\0');

    wcscpy (RasDialParams.szEntryName, szRasEntryName);

    wcscpy (RasDialParams.szUserName, szUserName); //This is optional    

wcscpy (RasDialParams.szPassword, szPassword); //This is optional

    wcscpy (RasDialParams.szDomain, szDomain); //This is optional

  }

  // Try to establish RAS connection.

  if (RasDial (NULL,            // Extension not supported

               NULL,            // Phone book is in registry

               &RasDialParams,  // RAS configuration for connection

               0xFFFFFFFF,      // Notifier type is a window handle

               hDlgWnd,         // Window receives notification message

               &hRasConn) != 0) // Connection handle

  {

    MessageBox (hDlgWnd, 

                TEXT("Could not connect using RAS"), 

                szTitle, 

                MB_OK);

    return FALSE;

  }

  wsprintf (szBuffer, TEXT("Dialing %s..."), szRasEntryName);

  // Set the Dialing dialog box window name to szBuffer.

  SetWindowText (hDlgWnd, szBuffer);

  return TRUE;

}

11.3.2 關閉撥號鏈接

函數RasHangUp是Winsock中用於關閉撥號鏈接的函數，原型以下：

DWORD RasHangUp(

  HRASCONN Session 

);

參數Session是待關閉的鏈接的句柄。它是函數RasDial或函數RasEnumConnections返回的一個句柄。

函數執行成功的時候，返回值爲0；不然，返回非零值。

在撥號鏈接的過程當中，若是鏈接關閉，鏈接端口須要花很長時間來從新設置這個鏈接，所以，應該一直等到端口鏈接徹底關閉爲止。要判斷鏈接是否徹底關閉，能夠調用函數RasGetConnectStatus來判斷。

函數RasGetConnectStatus的功能在於獲取當前RAS的狀態信息，原型以下：

DWORD RasGetConnectStatus(

  HRASCONN rasconn, 

  LPRASCONNSTATUS lprasconnstatus 

);

參數rasconn是函數RasDial或RasEnumConnections返回的句柄。

參數lprasconnstatus是一個指向結構體RASCONNSTATUS的指針，用來獲取當前的鏈接狀態。結構體RASCONNSTATUS的定義以下：

typedef struct _RASCONNSTATUS { 

  DWORD dwSize; 

  RASCONNSTATE rasconnstate; 

  DWORD dwError; 

  TCHAR szDeviceType[ RAS_MaxDeviceType + 1 ]; 

  TCHAR szDeviceName[ RAS_MaxDeviceName + 1 ]; 

} RASCONNSTATUS;

結構體RASCONNSTATUS的屬性以下：

1） dwSize域指定告終構體的大小，單位爲字節數。

2） rasconnstate域指定了當前RasDail鏈接的狀態。它可選的值是RASCS_Connected和RASCS_Disconnected，分別表示創建鏈接成功或是失敗。

3） dwError域若是不爲空，則表示失敗的緣由。它的可選值是：ERROR_NOT_ENOUGH_MEMORY和ERROR_INVALID_HANDLE。

4） szDeviceType域表示鏈接所用的設備類型，不能爲空。

5） szDeviceName域表示當前的設備名，不能爲空。

11.3.3 列舉已創建的活動鏈接

函數RasEnumConnections的功能在於列舉當前全部活動的撥號鏈接，該函數的原型以下：

DWORD RasEnumConnections(

  LPRASCONN lprasconn, 

  LPDWORD lpcb, 

  LPDWORD lpcConnections 

);

參數lprasconn指向結構體RASCONN的結構數組，每一個數組項表明一個RAS鏈接。結構體RASCONN的定義以下：

typedef struct _RASCONN { 

  DWORD dwSize; 

  HRASCONN hrasconn; 

  TCHAR szEntryName[ RAS_MaxEntryName + 1 ]; 

} RASCONN;

結構體RASCONNSTATUS的屬性以下：

1） dwSize域指定告終構體的大小，單位爲字節數。

2） hrasconn域表明撥號鏈接句柄。

3） szEntryName域表明撥號鏈接時的名字，不能爲空。

參數lpcb表示參數lprasonn的數據大小。

參數lpcConnections表示活動鏈接的數目。

函數RasEnumConnections的返回值爲0，表示執行成功；不然，表示失敗。

下面的程序展現如何關閉當前全部活動的撥號鏈接。

DWORD CloseRasConnections ()

{

  int index;                 // An integer index

  TCHAR szError[100];        // Buffer for error codes 

  DWORD dwError,             // Error code from a function call 

        dwRasConnSize,       // Size of RasConn in bytes

        dwNumConnections;    // Number of connections found 

  RASCONN RasConn[20];       // Buffer for connection state data 

                             // Assume the maximum number of entries is 

                             // 20. 

  // Assume no more than 20 connections.

  RasConn[0].dwSize = sizeof (RASCONN);

  dwRasConnSize = 20 * sizeof (RASCONN);

  // Find all connections.

  if (dwError = RasEnumConnections (RasConn, &dwRasConnSize, 

                                    &dwNumConnections))

  {

    wsprintf (szError, TEXT("RasEnumConnections Error: %ld"), dwError);

    return dwError;

  }

  // If there are no connections, return zero.

  if (!dwNumConnections)

  {

    wsprintf (szError, TEXT("No open RAS connections"));

    return 0;

  }

  // Terminate all of the remote access connections.

  for (index = 0; index < (int)dwNumConnections; ++index)

  {

    if (dwError = RasHangUp (RasConn[index].hrasconn))

    {

      wsprintf (szError, TEXT("RasHangUp Error: %ld"), dwError);

      return dwError;

    }

  }

  return 0;

}

11.3 UDP編程概述

UDP（User Datagram Protocol），即用戶數據報協議，提供無鏈接的、不可靠的傳輸服務。「無鏈接」意味着在相互交換數據以前，通訊主機間沒有創建鏈接鏈路。UDP的這種「無鏈接」數據傳輸服務沒法保障數據的可靠傳輸。UDP既不保證數據報被正確發送出去，也不會發送確認信息。另外，UDP協議也不能保證數據報的有序性。UDP常常用於「一對多」的通訊，既可以向若干個目標發送數據，也能接收發自若干個源的數據。

因爲UDP數據報不保證的可靠性，應用程序必須採起機制來維護UDP傳送數據的可靠性。雖然UDP不保證順序性、可靠性和無重複性等限制，UDP協議仍用於不少場景。例如，Winsock庫的IP組播技術就是利用UDP數據報來實現的。並且，UDP的傳輸效率高和延遲小。Microsoft的網絡利用UDP處理網絡登陸、瀏覽以及域名解析。

在編程方面，UDP實現相對簡單。UDP服務器不須要監聽或是接收客戶端的鏈接，而UDP客戶端也不用鏈接到服務器。UDP服務器端和客戶端的編程流程如圖11.3所示。

UDP通訊中服務器端的代碼的執行流程以下：

1） 調用socket函數建立一個數據報套接字。其中，參數address format的值爲AF_INET，而參數type的值爲SOCK_DGRAM。

2） 調用bind函數。其中，參數address使用SOCKADDR_IN結構體。

3） 調用函數sendto和recvfrom與客戶端進行數據的交換。

4） 調用closesocket函數關閉鏈接。此時，函數shutdown對於UDP套接字來講無效。

UDP通訊中客戶端的代碼的執行流程以下：

1） 調用socket函數建立一個數據報套接字。

2） 調用函數sendto和recvfrom與服務器端進行數據的交換。

11.4 TCP編程概述

TCP（Transport Control Protocol），即傳輸控制協議，提供了無差錯無重複且順序的數據傳輸。TCP的套接字也被稱爲流式套接字。與UDP通訊不一樣，應用程序在利用TCP進行通訊以前，客戶端和服務器端會創建一個虛擬鏈接，建立一個虛擬的數據傳輸鏈路。當這個鏈接成功創建以後，客戶端和服務器端就能夠把數據看成一個雙向字節流進行交換。

在編程方面，TCP編程相對於UDP編程來講要複雜的多。TCP服務器端和客戶端的編程流程如圖11.4所示。

TCP通訊中服務器端的代碼的執行流程以下：

1) 調用socket函數建立一個流式套接字。其中，參數address format的值爲AF_INET，而參數type的值爲SOCK_STREAM。

2) 調用bind函數。其中，參數address使用SOCKADDR_IN結構體。

3) 調用listen函數監聽客戶端發送的鏈接請求。

4) 若是監聽到有客戶端發出鏈接請求，調用accept函數創建與客戶端的鏈接；不然，一直在3）處循環等待。

5) 調用send和recv函數與客戶端進行數據的交換。

6) 調用closesocket函數關閉鏈接。爲了保證TCP鏈接上的數據不會丟失，能夠先調用shutdown函數關閉全部的鏈接。

TCP通訊中客戶端的代碼的執行流程以下：

1) 調用socket函數建立一個流式套接字。其中，參數address format的值爲AF_INET，而參數type的值爲SOCK_STREAM。

2) 調用connect函數向服務器發起鏈接請求。其中，參數address使用SOCKADDR_IN結構體。

3) 調用send和recv函數與客戶端進行數據的交換。

4) 

調用 closesocket 函數關閉鏈接。爲了保證 TCP 鏈接上的數據不會丟失，能夠先調用 shutdown 函數關閉全部的鏈接。

11.5 小結

本章主要介紹了Windows Embedded Compact 7中網絡編程的基礎，以及常見的TCP、UDP等編程的概述。首先，介紹了Windows CE中網絡編程的基礎，也就是套接字。對如何在Windows CE環境中使用套接字，以及經常使用的套接字的API做了講解。其次，介紹了Windows CE的網絡編程中最多見的四種編程方式：Ping編程、RAS撥號編程、UDP編程以及TCP編程。