Socket通信（PPT36页)

Socket通信Socket通信（一）Socket相关理论（二）TCP的工作流程（三）Socket相关代码（一）Socket相关理论提到网络编程就必须说Socket。因写网络程序就必须要用Socket。对于网络编程，我们也言必称TCP/IP，似乎其它网络协议已经不存在了。对于TCP/IP，我们还知道TCP和UDP，TCP面向连接，UDP面向无连接，前者可以保证数据的正确和可靠性，后者则允许数据丢失。最后，我们还知道，在建立连接前，必须知道对方的IP地址和端口号。（一）Socket相关理论我们还知道如下几个事实：1。一个指定的端口号不能被多个程序共用。比如，如果鼠标占用了80端口，那么U盘就不能用80端口了。2。很多防火墙只允许特定目标端口的数据包通过。3。服务程序在listen某个端口并accept某个连接请求后，会生成一个新的socket来对该请求进行处理。（一）Socket相关理论如果一个socket创建后并与80端口绑定后，是否就意味着该socket占用了80端口呢？如果是这样的，那么当其accept一个请求后，生成的新的socket到底使用的是什么端口呢？如果是系统会默认给其分配一个空闲的端口号，那一定不是80端口了，于是以后的TCP数据包的目标端口就不是80了--防火墙一定会阻止其通过的！（一）Socket相关理论实际上，我们可以看到，防火墙并没有阻止这样的连接，而且这是最常见的连接请求和处理方式。为什么防火墙没有阻止这样的连接？它是如何判定那条连接是因为connet80端口而生成的？是不是TCP数据包里有什么特别的标志？或者防火墙记住了什么东西？（一）Socket相关理论—类型流式套接字(SOCK_STREAM)--TCP提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送且按发送顺序接收。内设置流量控制，避免数据流淹没慢的接收方。数据被看作是字节流，无长度限制。数据报套接字(SOCK_DGRAM)--UDP提供无连接服务。数据包以独立数据包的形式被发送，不提供无差错保证，数据可能丢失或重复，顺序发送，可能乱序接收。应用层程序IP数据链路层与物理层TCPUDP流套接字接口数据报套接字接口Socket的位置传输层传输层网络层（一）Socket相关理论在TCP和UDP同属于传输层，共同架设在IP层（网络层）之上。而IP层主要负责的是在节点之间（EndtoEnd）的数据包传送，这里的节点是一台网络设备，比如计算机。因为IP层只负责把数据送到节点，而不能区分上面的不同应用，所以TCP和UDP协议在其基础上加入了端口的信息，端口于是标识的是一个节点上的一个应用。除了增加端口信息，UPD协议基本就没有对IP层的数据进行任何的处理了。而TCP协议还加入了更加复杂的传输控制，比如滑动的数据发送窗口（SliceWindow），以及接收确认和重发机制，以达到数据的可靠传送。不管应用层看到的是怎样一个稳定的TCP数据流，下面传送的都是一个个的IP数据包，需要由TCP协议来进行数据重组。所谓的端口，是为了区分不同的应用的，以在不同的IP包来到的时候能够正确转发。（一）Socket相关理论可得出信息：防火墙除了获取IP地址和端口号之外，并没有足够的信息判断TCP数据包的更多信息。所谓的端口，是为了区分不同的应用的，以在不同的IP包来到的时候能够正确转发。TCP/IP只是一个协议栈，就像操作系统的运行机制一样，必须要具体实现，同时还要提供对外的操作接口，就像操作系统会提供标准的编程接口。TCP/IP引入了新型的“I/O”操作---Socket编程接口socket的出现只是可以更方便的使用TCP/IP协议栈而已，其对TCP/IP进行了抽象，形成了几个最基本的函数接口。比如create，listen，accept，connect，read和write等等。（一）Socket相关理论如果一个程序创建了一个socket，并让其监听80端口，其实是向TCP/IP协议栈声明了其对80端口的占有。以后，所有目标是80端口的TCP数据包都会转发给该程序（这里的程序，因为使用的是Socket编程接口，所以首先由Socket层来处理）。accept函数返回的新socket其实指代的是本次创建的连接，而一个连接是包括两部分信息的，一个是源IP和源端口，另一个是宿IP和宿端口。(所谓accept函数，其实抽象的是TCP的连接建立过程。))（一）Socket相关理论所以，accept可以产生多个不同的socket，而这些socket里包含的宿IP和宿端口是不变的，变化的只是源IP和源端口。这样的话，这些socket宿端口就可以都是80，而Socket层还是能根据源/宿对来准确地分辨出IP包和socket的归属关系，从而完成对TCP/IP协议的操作封装！而同时，放火墙的对IP包的处理规则也是清晰明了，不存在前面设想的种种复杂的情形。（一）Socket相关理论（二）TCP的工作流程2.1服务器端工作流程使用WSAStartup()函数检查系统协议栈安装情况使用socket()函数创建服务器端通信套接口使用bind()函数将创建的套接口与服务器地址绑定使用listen()函数使服务器套接口做好接收连接请求准备使用accept()接收来自客户端由connect()函数发出的连接请求根据连接请求建立连接后，使用send()函数发送数据，或者使用recv()函数接收数据使用closesocket()函数关闭套接口（可以先用shutdown()函数先关闭读写通道）最后调用WSACleanup()函数结束WinsockSocketsAPI（二）TCP的工作流程2.2客户端程序工作流程使用WSAStartup()函数检查系统协议栈安装情况使用socket()函数创建客户端套接口使用connect()函数发出也服务器建立连接的请求（调用前可以不用bind()端口号，由系统自动完成）连接建立后使用send()函数发送数据，或使用recv()函数接收数据使用closesocet()函数关闭套接口最后调用WSACleanup()函数，结束WinsockSocketsAPI2.3服务器与客户端五元组的建立2.4TCP的程序工作流程图WSAStartup()socket()bind()listen()accept()recv()send()closesocket()WSACleanup()WSAStartup()socket()connect()send()recv()closesocket()WSACleanup()三次握手过程建立TCP连接交换数据交换数据关闭TCP连接等待客户连接请求的到来服务器端客户端客户端的建立相比于服务器，客户端就简单多了，因为它只需要一个SOCKET。添加一个基于CSocket的子类Client，点击完成。这个类我们用于和客户端的连接和收发数据。然后，在主对话框的头文件中添加#includeMySocket.h，并且声明一个Cilent类m_mySocket;接着，我们得再主对话框的OnInitDialog函数中添加m_mySocket.Creat();//初始化SOCKET这时候，我们可以为主对话框添加一个按钮，caption设为“连接”，用于连接。双击这个按钮，开始函数定义，在函数体中我们加入以下代码：m_mySocket.Connect(_T(127.0.0.1),8888);第一个参数表示想要连接的服务器的IP，第二个参数表示端口。现在，客户端与服务器的连接工作已经做好了，我们需要再在客户端的主对话框中添加一个按钮，caption设为“发送”，用于发送信息，在改按钮的函数中，我们添加以下代码：m_mySocket.Send(客户端发来了信息,100);//参数分别表示要发送的字符串和字符串的最大长度.服务端的建立：添加一个基于CSocket的子类Socket，点击完成。这个类我们用于监听。接下来呢，我们在Socket类函数实现中点属性-重写-OnAccept。点属性-重写-OnReceive。在OnReceive函数中，我们添加以下代码：charstr[100];Receive(str,100);CStringstrtest;strtest=str;AfxMessageBox(strtest);在OnAccept函数中，我们添加以下代码：SocketSocketRev=newSocket();Accept(SocketRev);这段代码的作用是在当服务器监听到客户端的连接请求时，新建一个CRecv的成员，并用它来接受客户端的连接请求，也就是用它与客户端绑定。这段代码用于接收客户端发送过来的字符串，然后以MessageBox的形式显示出来。最后，在主对话框的头文件中添加#includeListen.h，并且声明一个CListen变量m_listen。然后，在主对话框的OnInitDialog函数中，添加如下代码：m_listen.Create(8888);//8888表示的是我们要监听的端口m_listen.Listen();（三）Socket相关代码3.1Socket基本函数的介绍3.1.1创建套接字--Socket应用程序在使用套接口通信前，必须要拥有一个套接口，使用socket()函数来给应用程序创建一个套接口。SOCKETsocket(intaf,//要使用的协议地址族inttype,//描述套接口的类型intprotocol//该套接口使用的特定协议);af参数：说明套接字接口要使用的协议地址族，地址族与协议族含义相同。如果想建立一个TCP或UDP，只能用常量。AF_INET参数表示使用互联网协议(IP)地址。Winsock还支持其他协议，但一般很少使用。type参数：描述套接口的类型，af是AF_INET的时候只能为SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM或SOCK_RAWProtocol参数：说明该套接口使用的特定协议，当协议地址族af和协议类型type确定后，协议字段可以使用的值是限定的socket()参数说明3.1.2将创建的套接口与服务器地址绑定－bind()当socket()创建了一个套接口后，需要将该套接口与该主机上提供服务的某端口联系在一起，bind()函数用于完成这样的绑定。intbind(SOCKETs,//标识一个未绑定的套接口描述字conststructsockaddrFAR*name,//存储了套接口的地址信息intnamelen//地址参数(name)的长度);S参数：标识一个未绑定的套接口描述字，它是socket()函数调用成功时返回的值name参数：是一个与指定协议有关的地址结构指针，存储了套接口的地址信息，Winsock中使用sockaddr_in结构指定IP地址和端口信息structsockaddr_in{shortsin_family;u_shortsin_port;structin_addrsin_addr;charsin_zero[8];}sin_family一般为AF_INET，表示使用IP地址族；sin_port是以网络字节序表示的16位端口号；sin_addr是网络字节序的32位IP地址；sin_zero字段一般不用，用0填充namelen参数：表示地址参数(name)的长度IP地址参数为INADDR_ANY，则由系统内核来自动指定port为0，则由系统自动指派一个1024~5000之间惟一的端口号bind()参数说明3.1.3服务器端启动监听－listen()函数在一个服务器端用socket()调用成功创建了一个套接口，并用bind()函数和一个指定的地址关联后，就需要指示该套接口进入监听连接请求状态，这需要通过listen()函数来实现intlisten(SOCKETs,intbacklog);S参数：代表一个已绑定了地址，但还未建立连接的套接口描述字Backlog参数：指定了正在等待连接的最大队列长度3.1.4服务器端接受连接－accept()函数在服务器端通过li