揭开Socket编程的面纱

对TCP/IP、UDP、Socket编程这些词你不会很陌生吧?随着网络技术的发展,这些词充斥着我们的耳朵。那么我想问:

1.         什么是TCP/IP、UDP?
2.         Socket在哪里呢?
3.         Socket是什么呢?
4.         你会使用它们吗?

什么是TCP/IP、UDP

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)即传输控制协议/网间协议,是一个工业标准的协议集,它是为广域网(WANs)设计的。
UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。
这里有一张图,表明了这些协议的关系。


图1

TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层。现在你知道TCP/IP与UDP的关系了吧。
Socket在哪里呢?
       在图1中,我们没有看到Socket的影子,那么它到底在哪里呢?还是用图来说话,一目了然。

 


图2

       原来Socket在这里。
Socket是什么呢?
       Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。在设计模式中,Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,对用户来说,一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议。
你会使用它们吗?
       前人已经给我们做了好多的事了,网络间的通信也就简单了许多,但毕竟还是有挺多工作要做的。以前听到Socket编程,觉得它是比较高深的编程知识,但是只要弄清Socket编程的工作原理,神秘的面纱也就揭开了。
一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友,先拨号,朋友听到电话铃声后提起电话,这时你和你的朋友就建立起了连接,就可以讲话了。等交流结束,挂断电话结束此次交谈。    生活中的场景就解释了这工作原理,也许TCP/IP协议族就是诞生于生活中,这也不一定。

图3

       先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket,然后连接服务器(connect),如果连接成功,这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求,服务器端接收请求并处理请求,然后把回应数据发送给客户端,客户端读取数据,最后关闭连接,一次交互结束。
在这里我就举个简单的例子,我们走的是TCP协议这条路(见图2)。例子用MFC编写,运行的界面如下:


图4


图5

       在客户端输入服务器端的IP地址和发送的数据,然后按发送按钮,服务器端接收到数据,然后回应客户端。客户端读取回应的数据,显示在界面上。
下面是接收数据和发送数据的函数:

int    Receive(SOCKET fd,char *szText,int len)

{
int cnt;
int rc;
cnt=len;

while(cnt>0)
{
rc=recv(fd,szText,cnt,0);
if(rc==SOCKET_ERROR)
{
return -1;
}

if(rc==0)

return len-cnt;

szText+=rc;

cnt-=rc;

}

return len;

}

int Send(SOCKET fd,char *szText,int len)
{

int cnt;

int rc;

cnt=len;

while(cnt>0)

{

rc=send(fd,szText,cnt,0);

if(rc==SOCKET_ERROR)

{

return -1;

}

if(rc==0)

return len-cnt;

szText+=rc;

cnt-=rc;

}

return len;

}

服务器端:

在服务器端,主要是启动Socket和监听线程。

#define DEFAULT_PORT      2000

void CServerDlg::OnStart()

{

sockaddr_in local;

DWORD dwThreadID = 0;

local.sin_family=AF_INET;

//设置的端口为DEFAULT_PORT。

local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);

//IP地址设置成INADDR_ANY,让系统自动获取本机的IP地址。

local.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;

 

//初始化Socket

m_Listening = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

if(m_Listening == INVALID_SOCKET)

{

return ;

}

//将本地地址绑定到所创建的套接字上

if(bind(m_Listening,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) == SOCKET_ERROR )

{

closesocket(m_Listening);

return ;

}

//创建监听线程,这样也能响应界面上操作。

m_hListenThread = ::CreateThread(NULL,0,ListenThread,this,0,&dwThreadID);

m_StartBtn.EnableWindow(FALSE);

m_StopBtn.EnableWindow(TRUE);

}

监听线程函数:
DWORD WINAPI CServerDlg::ListenThread(LPVOID lpparam)
{

CServerDlg* pDlg = (CServerDlg*)lpparam;

if(pDlg == NULL)

return 0;

 

SOCKET  Listening = pDlg->m_Listening;

//开始监听是否有客户端连接。

if(listen(Listening,40) == SOCKET_ERROR)

{

return 0;

}

char szBuf[MAX_PATH];

//初始化

memset(szBuf,0,MAX_PATH);

while(1)

{

SOCKET ConnectSocket;

sockaddr_in    ClientAddr;

int                  nLen = sizeof(sockaddr);

//阻塞直到有客户端连接,不然多浪费CPU资源。

ConnectSocket = accept(Listening,(sockaddr*)&ClientAddr,&nLen);

//都到客户端的IP地址。

char *pAddrname = inet_ntoa(ClientAddr.sin_addr);

pDlg->Receive(ConnectSocket,szBuf,100);

//界面上显示请求数据。

pDlg->SetRequestText(szBuf);

strcat(szBuf,” :我是老猫,收到(”);

strcat(szBuf,pAddrname);

strcat(szBuf,”)”);

//向客户端发送回应数据

pDlg->Send(ConnectSocket,szBuf,100);

}

return 0;

}

服务器端一直在监听是否有客户端连接,如有连接,处理客户端的请求,给出回应,然后继续监听。

客户端:

客户端的发送函数:

#define DEFAULT_PORT      2000

void CClientDlg::OnSend()

{

DWORD dwIP = 0;

TCHAR szText[MAX_PATH];

memset(szText,0,MAX_PATH);

m_IP.GetWindowText(szText,MAX_PATH);

//把字符串形式的IP地址转成IN_ADDR结构需要的形式。

dwIP = inet_addr(szText);

m_RequestEdit.GetWindowText(szText,MAX_PATH);

 

sockaddr_in local;

SOCKET socketTmp;

//必须是AF_INET,表示该socket在Internet域中进行通信

local.sin_family=AF_INET;

//端口号

local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);

//服务器的IP地址。

local.sin_addr.S_un.S_addr=dwIP;

////初始化Socket

socketTmp=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

//连接服务器

if(connect(socketTmp,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) < 0)

{

closesocket(socketTmp);

MessageBox(“连接服务器失败。”);

return ;

}

//发送请求,为简单只发100字节,在服务器端也规定100字节。

Send(socketTmp,szText,100);

//读取服务器端返回的数据。

memset(szText,0,MAX_PATH);

//接收服务器端的回应。

Receive(socketTmp,szText,100);

 

TCHAR szMessage[MAX_PATH];

memset(szMessage,0,MAX_PATH);

strcat(szMessage,szText);

//界面上显示回应数据。

m_ReplyBtn.SetWindowText(szMessage);

closesocket(socketTmp);

}

客户端就一个函数完成了一次通信。在这里IP地址为何用127.0.0.1呢?使用这个IP地址,服务器端和客户端就能运行在同一台机器上,这样调试方便多了。当然你可以在你朋友的机器上运行Server程序(本人在局域网中测试过),在自己的机器上运行Client程序,当然输入的IP地址就该是你朋友机器的IP地址了。
简单的理论和实践都说了,现在Socket编程不神秘了吧?希望对你有些帮助。

揭开Socket编程的面纱
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