Socket編程詳解

時間  2019-11-20
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1  計算機網絡基礎編程

1.1 OSI參考模型（略）服務器

1.2 TCP/IP協議網絡

 傳輸控制協議/網際協議，TCP/IP將網絡分爲四層，從高往低一次爲應用層-》傳輸層-》網絡層-》數據鏈路層。其中，傳輸層協議包括TCP，UDP；網絡層協議包括IP、ARP等；socket

如圖所示：函數

注：圖片來源http://blog.csdn.net/lizhifeng2009/article/details/8820228測試

2  套接字編程基礎ui

2.1  套接字spa

套接字是網絡編程的基礎，最初由加利福尼亞大學爲UNIX開發的網絡通訊編程接口，爲了在WINDOWS 操做系統上使用，微軟與第三方廠商共同制定了一套標準，Winsock.。操作系統

套接字其實是一個指向傳輸提供者的句柄，Winsock中經過該句柄實現網絡通訊與管理。.net

能夠理解爲實現網絡通訊和管理，在應用層與傳輸層之間的操做接口。對於用戶而言，可經過調用SOCKET 相關接口函數，控制傳輸協議、傳輸內容等。

具體如圖所示：

 

2.1.1 套接字類型

 根據套接字做用不一樣，分爲三類：原始套接字、流式套接字和數據包套接字。

原始套接字（SOCK_RAW）：可以使程序人員對底層的網絡機制進行控制，接收的數據包頭中含有IP頭。

流式套接字（SOCK_STREAM）：提供了雙向、有序、可靠的數據傳輸服務，在通訊前須要雙方創建鏈接，TCP協議採用了該套接字。

數據包套接字（SOCK_DGRAM）：與流式套接字相對應，提供雙向數據流，可是不能保證數據傳輸的可靠性、有序性和無重複性。UDP協議採用了該套接字。

//2.2 套接字I/O模型

(暫缺)
2.3 套接字函數

爲了使用套接字進行網絡程序開發，Windows操做系統提供了一組套接字函數，使用這些函數，能夠實現功能強大的網絡編程。經常使用可分爲三大類：初始化庫函數（WSAStartup()、WSACleanup()）、通訊時使用函數（socket()、bind()、listen()、accept()、closesocket()、connect()、recv()、send()、select()、ioctlsocket()）和地址轉換函數（htons()、htonl()、inet_addr()）。其中，TCP的三次握手是經過connect 函數觸發。

其中，WSAStartup()用於初始化動態連接庫函數，WSACleanup()用於釋放動態連接庫初始化時分配的資源。

注：套接字函數一般封裝在Ws2_32.dll動態連接庫中，其頭文件Winsock2.h提供了套接字函數的原型，庫文件Ws2_32.lib提供了Ws2_32.dll文件的輸出節，在使用套接字函數前，需包含頭文件 ，並連接Ws2_32.lib。

#include <winsock2.h>

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

 

3  網絡編程步驟

實現網絡間通訊，須要一個服務器端和一個客戶端。這二者之間的具體實現有點不一樣，大致步驟爲：

3.1 服務器端

（1）建立套接字：socket()建立套接字，指明傳輸協議  

例如：
sListen=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);  
//sListen表明返回的套接字

//AF_INET爲IPV4地址家族 
//SOCK_STREAM爲套接字類型 
//IPPROTO_TCP指明傳輸協議

（2）構建本地地址信息  

//構建本地地址信息  
    saServer.sin_family = AF_INET; //地址家族  
    saServer.sin_port = htons(SERVER_PORT); //注意轉化爲網絡字節序  
    saServer.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); //使用INADDR_ANY 指示任意地址

（3）bind()函數把一個地址族中的特定地址賦給socket。

//綁定
ret = bind(sListen, (struct sockaddr *)&saServer, sizeof(saServer));  
    if (ret == SOCKET_ERROR)  
    {  
        printf("bind() faild! code:%d\n", WSAGetLastError());  
        closesocket(sListen); //關閉套接字  
        WSACleanup();  
        //return 0;  
    }

（4）監聽：listen()

 //偵聽鏈接請求  
    ret = listen(sListen, 5);  
    if (ret == SOCKET_ERROR)  
    {  
        printf("listen() faild! code:%d\n", WSAGetLastError());  
        closesocket(sListen); //關閉套接字  
        //return 0;  
    }

（5）等待鏈接：accept()

accept()函數提取出所監聽套接字的等待鏈接隊列中第一個鏈接請求，建立一個新的套接字，並返回指向該套接字的文件描述符；

函數原型爲：int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen);

3.2 客戶端

（1）建立套接字

（2）構建服務器地址

（3）鏈接服務器connect()

4  實例

下面經過一個簡單的客戶端/服務器端程序，講解通訊編程的具體實現：

//服務器端
// Server.cpp : 定義控制檯應用程序的入口點。
//TCP測試程序的服務器端程序
#include "stdafx.h"  
#include <stdio.h>  
#include <winsock2.h>  
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib") 
#define SERVER_PORT 5208 //偵聽端口  
  
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
    WORD wVersionRequested;  
    WSADATA wsaData;  
    int ret, nLeft, length;  
    SOCKET sListen, sServer; //偵聽套接字，鏈接套接字  
    struct sockaddr_in saServer, saClient; //地址信息     
    char *ptr;//用於遍歷信息的指針     
    //WinSock初始化  
    wVersionRequested=MAKEWORD(2, 2); //但願使用的WinSock DLL 的版本  
    ret=WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);  
    if(ret!=0)  
    {  
        printf("WSAStartup() failed!\n");  
        //return 0;  
    }  
    //建立Socket,使用TCP協議  
    sListen=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);  
    if (sListen == INVALID_SOCKET)  
    {  
        WSACleanup();  
        printf("socket() faild!\n");  
        //return 0;  
    }  
    //構建本地地址信息  
    saServer.sin_family = AF_INET; //地址家族  
    saServer.sin_port = htons(SERVER_PORT); //注意轉化爲網絡字節序  
    saServer.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); //使用INADDR_ANY 指示任意地址  
    
    //綁定  
    ret = bind(sListen, (struct sockaddr *)&saServer, sizeof(saServer));  
    if (ret == SOCKET_ERROR)  
    {  
        printf("bind() faild! code:%d\n", WSAGetLastError());  
        closesocket(sListen); //關閉套接字  
        WSACleanup();  
        //return 0;  
    }  
    
    //偵聽鏈接請求  
    ret = listen(sListen, 5);  
    if (ret == SOCKET_ERROR)  
    {  
        printf("listen() faild! code:%d\n", WSAGetLastError());  
        closesocket(sListen); //關閉套接字  
        //return 0;  
    }  
    
    printf("Waiting for client connecting!\n");  
    printf("Tips: Ctrl+c to quit!\n");  

    //阻塞等待接受客戶端鏈接  
    while(1)//循環監聽客戶端，永遠不中止  
    {  
        length = sizeof(saClient);  
        sServer = accept(sListen, (struct sockaddr *)&saClient, &length);  
        if (sServer == INVALID_SOCKET)  
        {  
            printf("accept() faild! code:%d\n", WSAGetLastError());  
            closesocket(sListen); //關閉套接字  
            WSACleanup();  
            return 0;  
        }    
  
        char sendMessage[]="\nhello client";  //發送信息給客戶端  
        send(sServer,sendMessage,strlen(sendMessage)+1,0);  
  
        char receiveMessage[5000];  
        nLeft = sizeof(receiveMessage);  
        ptr = (char *)&receiveMessage;  
        while(nLeft>0)  
        {  
            //接收數據  
            ret = recv(sServer, ptr, 5000, 0);    //非負，成功；-1，失敗
            if (ret == SOCKET_ERROR)  
            {  
                printf("recv() failed!\n");  
                return 0;  
            }  
            if (ret == 0) //客戶端已經關閉鏈接  
            {  
                printf("Client has closed the connection\n");  
                break;  
            }  
            nLeft -= ret;  
            ptr += ret;  
        }    
        printf("receive message:%s\n", receiveMessage);//打印咱們接收到的消息。  
          
  
    }   
  //  closesocket(sListen);  
  //  closesocket(sServer);  
  //  WSACleanup();  
    return 0;  
}  
//TCP測試程序的客戶端程序
#include "stdafx.h"  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <winsock2.h>  
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#define SERVER_PORT 5208 //偵聽端口  
  
  
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
    WORD wVersionRequested;  
    WSADATA wsaData;            //WSADATA爲Windows套接字結構體
    int ret;  
    SOCKET sClient; //鏈接套接字  
    struct sockaddr_in saServer; //服務器地址信息  
    char *ptr;  

    BOOL fSuccess = TRUE;  
    
    //---------------------------------------------------------------
    //WinSock初始化  
    //---------------------------------------------------------------
    wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2); //但願使用的WinSock DLL的版本  
    ret = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);  //加載套接字庫  
    if(ret!=0)  
    {  
        printf("WSAStartup() failed!\n");  
        //return 0;  
    }  
    //確認WinSock DLL支持版本2.2  
    if(LOBYTE(wsaData.wVersion)!=2 || HIBYTE(wsaData.wVersion)!=2)  
    {  
        WSACleanup();   //釋放爲該程序分配的資源，終止對winsock動態庫的使用  
        printf("Invalid WinSock version!\n");  
        //return 0;  
    }  
    
    //建立Socket,使用TCP協議  
    sClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);  
    if (sClient == INVALID_SOCKET)  
    {  
        WSACleanup();  
        printf("socket() failed!\n");  
        //return 0;  
    }  
  
    //構建服務器地址信息  
    saServer.sin_family = AF_INET; //地址家族  
    saServer.sin_port = htons(SERVER_PORT); //注意轉化爲網絡節序  
    saServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");  
  
    //鏈接服務器  
    ret = connect(sClient, (struct sockaddr *)&saServer, sizeof(saServer));  
    if (ret == SOCKET_ERROR)  
    {  
        printf("connect() failed!\n");  
        closesocket(sClient); //關閉套接字  
        WSACleanup();  
        //return 0;  
    }  
  
  
    char sendMessage[]="hahaha!!!";   
    ret = send (sClient, (char *)&sendMessage, sizeof(sendMessage), 0);  
    if (ret == SOCKET_ERROR)  
    {  
        printf("send() failed!\n");  
    }  
    else  
        printf("client info has been sent!");  
    char recvBuf[100];  
    recv(sClient,recvBuf,100,0);  
    printf("%s\n",recvBuf);  
    
    closesocket(sClient); //關閉套接字  
    WSACleanup();  
    //getchar();  沒啥用，讓你最後在顯示終端能夠輸入一串字符，可是不能發送
    //return 0;  
}
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