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vc 网络编程(socket)TCP/UDP 介绍

时间:2020-06-12 23:52:50

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vc 网络编程(socket)TCP/UDP 介绍

在网上找了很多的资料,现将这些资料整合起来,详细介绍一下VC下的socket编程,并提供一个服务器客户端具体的实例。希望对您有所帮助

一、原理部分

在网络编程中最常用的方案便是Client/Server (客户机/服务器)模型。在这种方案中客户应用程序向服务器程序请求服务。一个服务程序通常在一个众所周知的地址监听对服务的请求,也就是说,服务进程一 直处于休眠状态,直到一个客户向这个服务的地址提出了连接请求。在这个时刻,服务程序被"惊醒"并且为客户提供服务-对客户的请求作出适当的反应。

为了方便这种Client/Server模型的网络编程,90年代初,由Microsoft联合了其他几家公司共同制定了一套WINDOWS下的网络编 程接口,即Windows Sockets规范,它不是一种网络协议,而是一套开放的、支持多种协议的Windows下的网络编程接口。现在的Winsock已经基本上实现了与协议 无关,你可以使用Winsock来调用多种协议的功能,但较常使用的是TCP/IP协议。Socket实际在计算机中提供了一个通信端口,可以通过这个端 口与任何一个具有Socket接口的计算机通信。应用程序在网络上传输,接收的信息都通过这个Socket接口来实现。

微软为 Visual C++定义了Winsock类如CAsyncSocket类和派生于CAsyncSocket 的CSocket类,它们简单易用,读者朋友当然可以使用这些类来实现自己的网络程序,但是为了更好的了解Winsock API编程技术,我们这里探讨怎样使用底层的API函数实现简单的 Winsock 网络应用程式设计,分别说明如何在Server端和Client端操作Socket,实现基于TCP/IP的数据传送,最后给出相关的源代码。

在VC中进行WINSOCK的API编程开发的时候,需要在项目中使用下面的三个文件,否则会出现编译错误。

1.WINSOCK.H: 这是WINSOCK API的头文件,需要包含在项目中。

2.WSOCK32.LIB: WINSOCK API连接库文件。在使用中,一定要把它作为项目的非缺省的连接库包含到项目文件中去。

3.WINSOCK.DLL: WINSOCK的动态连接库,位于WINDOWS的安装目录下。

服务器端操作 socket(套接字)

1.在初始化阶段调用WSAStartup()

此函数在应用程序中初始化Windows Sockets DLL ,只有此函数调用成功后,应用程序才可以再调用其他Windows Sockets DLL中的API函数。在程式中调用该函数的形式如下:WSAStartup((WORD)((1<<8|1), (LPWSADATA)&WSAData),其中(1<<8|1)表示我们用的是WinSocket1.1版本,WSAata用来存 储系统传回的关于WinSocket的资料。

2、建立Socket

初始化WinSock的动态连接库后,需要在 服务器端建立一个监听的Socket,为此可以调用Socket()函数用来建立这个监听的Socket,并定义此Socket所使用的通信协议。此函数 调用成功返回Socket对象,失败则返回INVALID_SOCKET(调用WSAGetLastError()可得知原因,所有WinSocket 的API函数都可以使用这个函数来获取失败的原因)。

SOCKET PASCAL FAR socket( int af, int type, int protocol )

参数: af:目前只提供 PF_INET(AF_INET);

type:Socket 的类型 (SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM);

protocol:通讯协定(如果使用者不指定则设为0);

如果要建立的是遵从TCP/IP协议的socket,第二个参数type应为SOCK_STREAM,如为UDP(数据报)的socket,应为SOCK_DGRAM。

3、绑定端口

接下来要为服务器端定义的这个监听的Socket指定一个地址及端口(Port),这样客户端才知道待会要连接哪一个地址的哪个端口,为此我们要调用bind()函数,该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name,int namelen );

参 数: s:Socket对象名;

name:Socket的地址值,这个地址必须是执行这个程式所在机器的IP地址;

namelen:name的长度;

如果使用者不在意地址或端口的值,那么可以设定地址为INADDR_ANY,及Port为0,Windows Sockets 会自动将其设定适当之地址及Port (1024 到 5000之间的值)。此后可以调用getsockname()函数来获知其被设定的值。

4、监听

当服务器端的Socket对象绑定完成之后,服务器端必须建立一个监听的队列来接收客户端的连接请求。listen()函数使服务器端的Socket 进入监听状态,并设定可以建立的最大连接数(目前最大值限制为 5, 最小值为1)。该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR listen( SOCKET s, int backlog );

参 数: s:需要建立监听的Socket;

backlog:最大连接个数;

服务器端的Socket调用完listen()后,如果此时客户端调用connect()函数提出连接申请的话,Server 端必须再调用accept() 函数,这样服务器端和客户端才算正式完成通信程序的连接动作。为了知道什么时候客户端提出连接要求,从而服务器端的Socket在恰当的时候调用 accept()函数完成连接的建立,我们就要使用WSAAsyncSelect()函数,让系统主动来通知我们有客户端提出连接请求了。该函数调用成功 返回0,否则返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd,unsigned int wMsg, long lEvent );

参数: s:Socket 对象;

hWnd :接收消息的窗口句柄;

wMsg:传给窗口的消息;

lEvent:被注册的网络事件,也即是应用程序向窗口发送消息的网路事件,该值为下列值FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、 FD_ACCEPT、FD_CONNECT、FD_CLOSE的组合,各个值的具体含意为FD_READ:希望在套接字S收到数据时收到消 息;FD_WRITE:希望在套接字S上可以发送数据时收到消息;FD_ACCEPT:希望在套接字S上收到连接请求时收到消息;FD_CONNECT: 希望在套接字S上连接成功时收到消息;FD_CLOSE:希望在套接字S上连接关闭时收到消息;FD_OOB:希望在套接字S上收到带外数据时收到消息。 具体应用时,wMsg应是在应用程序中定义的消息名称,而消息结构中的lParam则为以上各种网络事件名称。所以,可以在窗口处理自定义消息函数中使用 以下结构来响应Socket的不同事件:

5、服务器端接受客户端的连接请求

当Client提出连接请求时,Server 端hwnd视窗会收到Winsock Stack送来我们自定义的一个消息,这时,我们可以分析lParam,然后调用相关的函数来处理此事件。为了使服务器端接受客户端的连接请求,就要使用 accept() 函数,该函数新建一Socket与客户端的Socket相通,原先监听之Socket继续进入监听状态,等待他人的连接要求。该函数调用成功返回一个新产 生的Socket对象,否则返回INVALID_SOCKET。

SOCKET PASCAL FAR accept( SCOKET s, struct sockaddr FAR *addr,int FAR *addrlen );

参数:s:Socket的识别码;

addr:存放来连接的客户端的地址;

addrlen:addr的长度

6、结束 socket 连接

结束服务器和客户端的通信连接是很简单的,这一过程可以由服务器或客户机的任一端启动,只要调用closesocket()就可以了,而要关闭 Server端监听状态的socket,同样也是利用此函数。另外,与程序启动时调用WSAStartup()憨数相对应,程式结束前,需要调用 WSACleanup() 来通知Winsock Dll释放Socket所占用的资源。这两个函数都是调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR closesocket( SOCKET s );

参数:s:Socket 的识别码;

int PASCAL FAR WSACleanup( void );

参数: 无

TCP与UDP在socket编程中的区别

一、TCP与UDP的区别基于连接与无连接

对系统资源的要求(TCP较多,UDP少) UDP程序结构较简单 流模式与数据报模式 TCP保证数据正确性,UDP可能丢包 TCP保证数据顺序,UDP不保证 部分满足以下几点要求时,应该采用UDP 面向数据报方式 网络数据大多为短消息 拥有大量Client 对数据安全性无特殊要求 网络负担非常重,但对响应速度要求高 具体编程时的区别 socket()的参数不同 UDP Server不需要调用listen和accept UDP收发数据用sendto/recvfrom函数 TCP:地址信息在connect/accept时确定 UDP:在sendto/recvfrom函数中每次均 需指定地址信息 UDP:shutdown函数无效

二、man----socket

通过查看socket的man手册可以看到socket函数的第一个参数的值可以为下面这些值:

Name Purpose

PF_UNIX, PF_LOCAL Local communication

PF_INET IPv4 Internet protocols

PF_INET6 IPv6 Internet protocols

PF_IPX IPX - Novell protocols

PF_NETLINK Kernel user interface device

PF_X25 ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol

PF_AX25 Amateur radio AX.25 protocol

PF_ATMPVC Access to raw ATM PVCs

PF_APPLETALK Appletalk

PF_PACKET Low level packet interface

三、编程区别

通常我们在说到网络编程时默认是指TCP编程,即用前面提到的socket函数创建一个socket用于TCP通讯,函数参数我们通常填为SOCK_STREAM。即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0),这表示建立一个socket用于流式网络通讯。SOCK_STREAM这种的特点是面向连接的,即每次收发数据之前必须通过connect建

立连接,也是双向的,即任何一方都可以收发数据,协议本身提供了一些保障机制保证它是可靠的、有序的,即每个包按照发送的顺序到达接收方。

而SOCK_DGRAM这种是User Datagram Protocol协议的网络通讯,它是无连接的,不可靠的,因为通讯双方发送数据后不知道对方是否已经收到数据,是否正常收到数据。任何一方建立一个socket以后就可以用sendto发送数据,也可以用recvfrom接收数据。根本不关心对方是否存在,是否发送了数据。它的特点是通讯速度比较快。大家都知道TCP是要经过三次握手的,而UDP没有。

基于上述不同,UDP和TCP编程步骤也有些不同,如下:

TCP编程的服务器端一般步骤是:

1、创建一个socket,用函数socket();

2、设置socket属性,用函数setsockopt(); * 可选

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();

4、开启监听,用函数listen();

5、接收客户端上来的连接,用函数accept();

6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write();

7、关闭网络连接;

8、关闭监听;

TCP编程的客户端一般步骤是:

1、创建一个socket,用函数socket(); 2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选

4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性;

5、连接服务器,用函数connect();

6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write();

7、关闭网络连接;

与之对应的UDP编程步骤要简单许多,分别如下:

UDP编程的服务器端一般步骤是:

1、创建一个socket,用函数socket();

2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();

4、循环接收数据,用函数recvfrom();

5、关闭网络连接;

UDP编程的客户端一般步骤是:

1、创建一个socket,用函数socket();

2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选

4、设置对方的IP地址和端口等属性;

5、发送数据,用函数sendto();

6、关闭网络连接;

TCP服务器端:

#include <stdio.h>#include <Winsock2.h>#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")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));// 绑定端口listen(sockSrv,5);SOCKADDR_IN addrClient;// 连接上的客户端ip地址int len=sizeof(SOCKADDR);while(1){SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);// 接受客户端连接,获取客户端的ip地址char sendBuf[50];sprintf(sendBuf,"Welcome %s to here!",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));// 组合消息发送出去send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);// 发送消息到客户端char recvBuf[50];recv(sockConn,recvBuf,50,0);// 接受客户端消息printf("%s\n",recvBuf);//closesocket(sockConn);//断开连接}}

TCP客户端代码

#include <stdio.h>#include <Winsock2.h>#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")void main(){WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;//WSAata用来存储系统传回的关于WinSocket的资料。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);// AF_INET ..tcp连接//初始化连接与端口号SOCKADDR_IN addrSrv;addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//本机地址,服务器在本机开启addrSrv.sin_family=AF_INET;addrSrv.sin_port=htons(6000);// 设置端口号connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));//连接服务器char recvBuf[50];recv(sockClient,recvBuf,50,0);//接受数据printf("%s\n",recvBuf);send(sockClient,"hello",strlen("hello")+1,0);//发送数据closesocket(sockClient);//关闭连接WSACleanup();}

UDP的服务器端:

#include <stdio.h>#include <Winsock2.h>#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")void main(){//初始化socket库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_DGRAM , 0 ) ;SOCKADDR_IN addrSrv ;addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY) ;addrSrv.sin_family = AF_INET ;addrSrv.sin_port = htons(4000) ;bind( sockSrv , (SOCKADDR*)&addrSrv , sizeof(SOCKADDR) ) ;char sendBuf[100] ;char recvBuf[100] ;char tempBuf[200] ;SOCKADDR_IN addrClient ;int len = sizeof(SOCKADDR) ;while (1){recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len) ;if ( 'q' == recvBuf[0] ){sendto(sockSrv,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len) ;printf("chat end!\n") ;break ;}sprintf(tempBuf,"%s say : %s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf) ;printf( "%s\n" , tempBuf ) ;printf( "Please input data:\n" ) ;gets( sendBuf ) ;sendto(sockSrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len) ;}closesocket( sockSrv ) ;WSACleanup() ;}

UDP的客户端:

#include <stdio.h>#include <Winsock2.h>#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")void main(){//初始化socket库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_DGRAM , 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(4000) ;char sendBuf[100] ;char recvBuf[100] ;char tempBuf[200] ;int len = sizeof(SOCKADDR) ;while (1){ printf("Please input data:\n"); gets( sendBuf ) ; sendto( sockClient , sendBuf , strlen(sendBuf) , 0 , (SOCKADDR*)&addrSrv , len ) ; recvfrom( sockClient , recvBuf , 100 , 0 , (SOCKADDR*)&addrSrv , &len ) ;if ( 'q' == recvBuf[0] ){sendto(sockClient , "q" , strlen("q")+1 , 0 , (SOCKADDR*)&addrSrv , len) ;printf("chat end!") ;break ; } sprintf( tempBuf , "%s say: %s\n" , inet_ntoa(addrSrv.sin_addr) , recvBuf ) ;printf( tempBuf ) ;}closesocket(sockClient) ;WSACleanup() ;}

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