一, 什么是Socket
接触网络编程当然要了解Socket,Socket(套接字)是一种网络编程接口,Socket提供了很多灵活的函数,帮助程序员写出高效的网络应用。Socket分为BSD UNIX和windows两个版本。
在win32平台上的Winsock编程都要经过下列基本步骤:
定义变量——获得Winsock版本——加载Winsock库——初始化——创建套接字——设置套接字——关闭套接字——卸载Winsock库
使用winsock2 API编程,必须包含头文件winsock2.h (链接环境WS2_32.LIB),头文件winsock.h(WSOCK32.LIB)是为了兼容winsock1程序时使用的,另外mswsock.h(MSWSOCK.DLL)是微软的扩展类,用于开发高性能的winsock程序。
准备好后,你就可以着手建立你的第一个网络程序了。
二, Socket编程的基本过程
Socket通信分为面向连接的通信(TCP)和面向无连接的通信(UDP).
1,Winsock初始化和结束
每一个winsock应用程序必须首先加载相应的winsock dll版本。方法是调用:
int WSAStartup(
WORD wVersionRequested, 库版本,高字节副版本,低字节主版本
LPWSADATA lpWSAData 结构指针,函数自动填充该结构。
); 函数调用成功返回0
可以用宏MAKEWORD(x, y)用来指定第一个参数的值
2,建立套接字
套接字是传输提供者的一个句柄。
SOCKET socket (
int af,
int type,
int protocol IPPROTO_TCP, IPPROTO_UDP, 0(如果不想指定)
);
第一个参数指定通信协议的协议族,AF_INET(IPv4)或 AF_INET6(IPv6)(因为Socket是网络编程接口而不是一个协议,它使用流行的网络协议(TCP/IP,IPX)为应用程序提供的一个编程接口。)
第二个参数指定要创建的套接字的类型。SOCK_STREAM(TCP流套接字), SOCK_ DGRAM(UDP 数据包套接字),SOCK_RAW(原始套接字)
第三个参数指定应用程序所指定应用程序所使用的通信协议。
函数成功返回套接字描述符,失败返回INVALID_SOCKET
3,配置套接字
当创建一个套接字后,再进行网络通信之前,必须先配置Socket。面向连接的客户端Socket通过调用connect函数在Socket数据结构中保存地址和远端信息。无连接客户端,服务端以及面向连接Socket的服务端,通过调用bind函数来配置本地信息。
int bind(
SOCKET s, 创建的套接字
const struct sockaddr FAR* name, 指向地址缓冲区的指针
int namelen 地址缓冲区的大小
);
成功返回0,失败返回SOCKET_ERROR
当创建一个套接字后,套接字数据结构中有一个默认的IP地址和默认的端口号。一个服务程序必须调用bind函数来给其绑定一个IP地址和一个特定的端口号。
第二个参数指定一个sockaddr结构定义如下:
struct sockaddr {
u_short sa_family;
char sa_data[14];
};
我们通常使用另外一个等价的地址结构:
de>有一些细节学要说明:de> 在计算机把IP地址和端口号指定成多字节时,这个数是按“主机字节”(host-byte)顺序表示的,不同的处理器对数的表示方法有“大头”(big-endian——最有意义的字节到最无意义的字节)和“小头”(little-endian)两种形式。但是如果在网络上指定IP地址和端口号时,必须按照big-endian 的形式,一般称之为“网络字节”(network-byte)顺序。
以下几个函数将主机字节顺序转换成网络字节顺序:
u_long htonl(u_long hostlong);
int WSAHtonl(
SOCKET s,
u_long hostlong,
u_long FAR * lpnetlong 通过指针返回网络字节顺序的4个字节的数
);
u_short htons(u_short hostshort);
int WSAHtons(
SOCKET s,
u_short hostshort,
u_short FAR * lpnetshort 通过指针返回网络字节顺序的2个字节的数
);
以下几个函数将网络字节顺序转换成主机字节顺序:
u_long ntohl(u_long netlong);
int WSANtohl(
SOCKET s,
u_long netlong,
u_long FAR * lphostlong
);
u_short ntohs(u_short netshort);
int WSANtohs(
SOCKET s,
u_short netshort,
u_short FAR * lphostshort
);
4,实现功能
(1) 服务器端: 需要对绑定的端口进行侦听,函数原型如下
de>Backlogde>de>是客户连接请求队列的最大数量,而不是客户机连接的数量限制。de>
de>处于侦听的套接字将维护一个客户连接请求队列。de>
de> de>de>该函数执行成功返回0,失败返回de>SOCKET_ERROR
此外,需要从连接请求队列中取出最前面的一个客户请求,需要用到accept()函数:
(2) 客户端:
connect函数是客户机建立与远程服务器连接而使用的。
5,数据传输
收发数据时网络编程的一切在这里我们只讨论同步函数send和recv,
不讨论异步函数WSASend和WSARecv。
数据发送要用到send函数,原型如下:
在已连接的套接字上接受数据,recv函数是最基本的方式。
成功返回接收的数据的字节数量,失败返回SOCKET_ERROR,如果接受数据时网络中断返回0
6,关闭Socket
三, Socket编程实例
设计一个基本的网络服务器有以下几个步骤:
1、初始化Windows Socket
2、创建一个监听的Socket
3、设置服务器地址信息,并将监听端口绑定到这个地址上
4、开始监听
5、接受客户端连接
6、和客户端通信
7、结束服务并清理Windows Socket和相关数据,或者返回第4步
#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#define SERVPORT 5050
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
void main(void)
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sListen; // 监听socket
SOCKET sClient; // 连接socket
SOCKADDR_IN serverAddr; // 本机地址信息
SOCKADDR_IN clientAddr; // 客户端地址信息
int clientAddrLen; // 地址结构的长度
int nResult;
// 初始化Windows Socket 2.2
WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
// 创建一个新的Socket来响应客户端的连接请求
sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// 填写服务器绑定的地址信息
// 端口为5150
// IP地址为INADDR_ANY,响应每个网络接口的客户机活动
// 注意使用htonl将IP地址转换为网络格式
serverAddr.sin_family = AF_INET;
serverAddr.sin_port = htons(SERVPORT);
serverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
memset(&(serverAddr.sin_zero), 0, sizeof(serverAddr.sin_zero));
// 绑定监听端口
nResult = bind(sListen, (SOCKADDR *)&serverAddr, sizeof(SOCKADDR));
if (nResult == SOCKET_ERROR)
{
printf("bind failed!\n");
return;
}
// 开始监听,指定最大接受队列长度5,不是连接数的上限
listen(sListen, 5);
// 接受新的连接
while(1)
{
clientAddrLen = sizeof (SOCKADDR);
sClient = accept(sListen, (SOCKADDR *)&clientAddr, &clientAddrLen);
if(sClient == INVALID_SOCKET)
{
printf("Accept failed!");
}
else
{
printf("Accepted client: %s : %d\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), ntohs(clientAddr.sin_port));
// 向客户端发送信息
nResult = send(sClient, "Connect success!", 16, 0);
if (nResult == SOCKET_ERROR)
{
printf("send failed!");
}
}
// 我们直接关闭连接,
closesocket(sClient);
}
// 并关闭监听Socket,然后退出应用程序
closesocket(sListen);
// 释放Windows Socket DLL的相关资源
WSACleanup();
}
#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#define SERVPORT 5050 // 端口为5150
#define MAXDATASIZE 100
#define SERVIP "127.0.0.1" // 服务器IP地址为"127.0.0.1",注意使用inet_addr将IP地址转换为网络格式
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
void main(int argc, char *argv[])
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sConnect;
SOCKADDR_IN serverAddr;
int recvbytes;
char buf[MAXDATASIZE];
//初始化Windows Socket 2.2
WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
// 创建一个新的Socket来连接服务器
sConnect = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// 填写连接地址信息
serverAddr.sin_family = AF_INET;
serverAddr.sin_port = htons(SERVPORT);
serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVIP);
memset(&(serverAddr.sin_zero), 0, sizeof(serverAddr.sin_zero));
// 向服务器发出连接请求
if (connect(sConnect, (SOCKADDR *)&serverAddr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR)
{
printf("connect failed!\n");
return;
}
// 接受服务器的回应消息
recvbytes = recv(sConnect, buf, MAXDATASIZE, 0);
if (recvbytes == SOCKET_ERROR)
{
printf("recv failed!\n");
}
else
{
buf[recvbytes] = '\0';
printf("%s\n",buf);
}
closesocket(sConnect);
// 释放Windows Socket DLL的相关资源
WSACleanup();
}
四, 结束语
这里介绍的只不过是winsock最基础最基础的知识,开发网络程序从来都不是一件容易的事情,
尽管只需要遵守很少的一些规则: 创建套接字,发起连接,接受连接,
发送和接受数据。真正的困难在于:让你的程序可以适应从单单一个连接到几千个连接,
即开发一个大容量,具可扩展性的Winsock应用程序。
Winscok编程很重要的一部分是IO处理,分别提供了“套接字模式”和“套接字I/O模型”,
可对一个套接字上的I/O行为进行控制。
其中,套接字模式用于决定在随一个套接字调用时,那些Winsock函数的行为,
有阻塞和非阻塞两种模式。
而另一方面,套接字模型描述了一个应用程序如何对套接字上进行的I/O进行管理及处理,
包括包括Select,WSAAsyncSelect,WSAEventSelect ,IO重叠模型,完成端口等。
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