Socket编程初探

标签：spl   代码   use   释放   address   取数据   阻塞   stream   ddr   

一、前言

　　之前也接触过Socket，在工作中有时也用到，但一直都没有对其进行一个深层次的剖析与总结，以至于当再次遇到Socket时，还是讲不清楚，道不明白。究其原因，还是自己对自己的知识体系缺乏归纳与总结，老是停留在一直半解得水平，因此，这次我打算对Socket编程进行一下全面细致梳理与总结，以希能够有所获。

二、Socket通信原理

　　在介绍Socket之前，我们有必要先了解一下TCP/IP网络通信协议族，TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制协议/网际协议， TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP（文件传输协议）、SMTP（电子邮件发送协议）、TCP、UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。这些协议定义了计算机如何连接因特网，以及数据在它们之间传输的标准。关于TCP/IP的层次模型，博客园里有一个园友对其进行了比较详细的总结（博客地址：https://www.cnblogs.com/BlueTzar/articles/811160.html），大家可以参考。下面。我用一张图来对这些协议之间的关系进行说明：

　　通过上图，相信大家对TCP/IP协议族的层次关系已经有了一个大致的了解。了解完TCP/IP协议的层次关系模型，那么我们所要介绍的Socket究竟在什么地方呢，下面我们用一个图来进行说明：

　　从上图我们可以看到，Socket其实就是应用层与TCP/IP协议族之间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。

　　那么，Socket编程要实现使用Socket关键字使得服务端与客户端之间进行通信，就必须先了解TCP/IP是怎么实现通信的，在此基础上，我们再来了解Socket实现客户端与服务端的通信原理，下面我们先来了解TCP/IP的三次握手通信，如下图所示：

参考TCP的三次握手连接原理，IT大牛总结出来Socket三次握手的连接的模型，入下图所示：

 　　从上图我们看到，服务端首先初始化一个Socket，然后与特定端口进行绑定（bind），并对这个特定端口进行监听(listen)，并调用accept()进行阻塞，等待客户端的连接，此时如有客户端也初始化一个Socket,并开始连接服务器，如果连接成功，这是客户端便与服务器建立了连接，此时客户端向服务器发送请求，服务器端接收到请求并开始处理请求，然后把回应的数据发送给客户端，客户端读取数据，读取完关闭连接，如此，客户端与服务器端的一次交互完成。

三、Socke相关操作函数

1、创建套接字──Socket()

　　应用程序在使用套接字前，首先必须拥有一个套接字，系统调用socket()向应用程序提供创建套接字的手段，其调用格式如下：

Socket  SocketGlb = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

　　调用要接收三个参数：AddressFamily、SocketType、ProtocolType。参数AddressFamily指定通信发生的区域：AF_UNIX、AF_INET、AF_NS等，而DOS、WINDOWS中仅支持AF_INET，它是网际网区域。因此，地址族与协议族相同。参数SocketType描述要建立的套接字的类型。这里分五种：

　　（1）一是TCP流式套接字(SocketType.Stream)：提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复地发送，且按发送顺序接收。内设流量控制，避免数据流超限；数据被看作是字节流，无长度限制。文件传送协议（FTP）即使用流式套接字。

　　（2）数据报式套接字(SocketType.Dgram)：提供了一个无连接服务。数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。网络文件系（NFS）使用数据报式套接字。

　　（3）原始式套接字(SocketType.Raw)：该接口允许对较低层协议，如IP、ICMP直接访问。常用于检验新的协议实现或访问现有服务中配置的新设备。

　　（4）SocketType.Rdm： 支持无连接、面向消息、以可靠方式发送的消息，并保留数据中的消息边界。RDM（以可靠方式发送的消息）消息会依次到达不会重复。此外，如果消息丢失，将会通知发送方。如果使用System.Net.Sockets.SocketType.Rdm 初始化 Socket，则在发送和接收数据之前无需建立远程主机连接。利用 System.Net.Sockets.SocketType.Rdm，您可以与多个对方主机进行通信。

　　（5）SocketType.Seqpacket：在网络上提供排序字节流的面向连接且可靠的双向传输。System.Net.Sockets.SocketType.Seqpacket 不重复数据，它在数据流中保留边界。System.Net.Sockets.SocketType.Seqpacket类型的 Socket 与单个对方主机通信，并且在通信开始之前需要建立远程主机连接。

　　参数ProtocolType说明该套接字使用的特定协议，如果调用者不希望特别指定使用的协议，则置为0，使用默认的连接模式。根据这三个参数建立一个套接字，并将相应的资源分配给它，同时返回一个整型套接字号。因此，Socket()系统调用实际上指定了相关五元组中的“协议”这一元。

2、指定本地地址──Bind()

　　当一个套接字用Socket()创建后，存在一个名字空间(地址族)，但它没有被命名。Bind()将套接字地址（包括本地主机地址和本地端口地址）与所创建的套接字号联系起来，即将名字赋予套接字，以指定本地址相关。其调用格式如下：

            var m_Ip = "172.16.42.168";
            int port=8890;
            IPAddress IP = IPAddress.Parse(m_Ip);
            Socket sockObj = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
            sockObj.Bind(new IPEndPoint(IP,port));

    其中Bind的参数实例化了一个用于指定地址和端口号的IPEndPoint的新实例。

 3、建立套接字连接──connect()与accept()

　　这两个系统调用用于完成一个完整相关的建立，其中connect()用于建立连接。accept()用于使服务器等待来自某客户进程的实际连接。

　　connect()的调用格式如下：

  var m_Ip = "172.16.42.168";
  int port=8890;
  IPAddress IP = IPAddress.Parse(m_Ip);
  IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(IP, port);
            Socket sockObj = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
          
 sockObj.Connect(ipe);

　　其中参数为ipe，表示远程设备。

　　由于地址族总被包含在套接字地址结构的前两个字节中，并通过socket()调用与某个协议族相关。因此bind()和connect()无须协议作为参数。

　　accept()的调用格式如下：

            Socket sockObj = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
            sockObj.Accept();

　　在用做accept()调用的参数前应该先调用过listen()。调用accept()后，服务器等待从编号为s的套接字上接受客户连接请求，而连接请求是由客户方的connect()调用发出的。当有连接请求到达时，accept()调用将请求连接队列上的第一个客户方套接字地址及长度放入addr 和addrlen，并创建一个与s有相同特性的新套接字号。新的套接字可用于处理服务器并发请求。

　　四个套接字系统调用，Socket()、Bind()、Connect()、Accept()，可以完成一个完全五元相关的建立。socket()指定五元组中的协议元，它的用法与是否为客户或服务器、是否面向连接无关。Bind()指定五元组中的本地二元，即本地主机地址和端口号，其用法与是否面向连接有关：在服务器方，无论是否面向连接，均要调用Bind()，若采用面向连接，则可以不调用Bind()，而通过Connect()自动完成。若采用无连接，客户方必须使用Bind()以获得一个唯一的地址。

            Socket sockObj = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
            sockObj.Listen(backlog);

                byte[] bs = new byte[1024*64];  //缓存64KB
                bs = Encoding.ASCII.GetBytes(Msg);         //把字符串编码为字节
                CommonFuncs.wrError("Send message");
                c.Send(bs, bs.Length, 0);                  //发送信息

            byte[] recvBytes = new byte[1024 * 64];  //缓存64KB
            sockObj.Receive(recvBytes,recvBytes.Length,0);

Socket sockObj = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
sockObj.Close();

                IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);   //把ip和端口转化为IPEndPoint的实例
                string ipT = GetIP();
                //创建Socket并连接到服务器
                Socket c = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);   //  创建Socket
                CommonFuncs.wrError("Connecting...");
                c.Connect(ipe); //连接到服务器
                //向服务器发送信息
                byte[] bs = new byte[1024*64];  //缓存64KB
                bs = Encoding.ASCII.GetBytes(Msg);         //把字符串编码为字节
                CommonFuncs.wrError("Send message");
                c.Send(bs, bs.Length, 0);                  //发送信息
                //接受从服务器返回的信息
                string recvStr = "";
                byte[] recvBytes = new byte[1024*64];  //缓存64KB
                int bytes;
                //从服务器端接受返回信息【此处阻塞】
                bytes = c.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);
                recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);
                CommonFuncs.wrError("client get message:" + recvStr);      //回显服务器的返回信息
                //一定记着用完Socket后要关闭
                c.Close();

服务器端Socket监听Socket代码：

             IPAddress IP = IPAddress.Parse(m_Ip);
                //创建socket对象（基于TCP的IPV4寻址流式传输方式）
                SocketGlb = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
                //服务端绑定IP、端口号
                SocketGlb.Bind(new IPEndPoint(IP, m_Port));

                //设定侦听请求(最多100个排队连接请求 )
                SocketGlb.Listen(100);
                //记录错误日志
                Logger.wrError("socket监听启动（端口:" + m_Port.ToString() + "、IP:" + m_Ip + ")");
               //接受到Client连接，为此连接建立新的Socket，并接受消息
                Socket temp = SocketGlb.Accept();   //为新建立的连接创建新的Socket
                Logger.wrError("建立连接");
                string recvStr = "";
                byte[] recvBytes = new byte[1024];
                int bytes;
                bytes = temp.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0); //从客户端接受消息
                recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);

                //给Client端返回信息
                Logger.wrError("server get message:" + recvStr);    //把客户端传来的信息显示出来
                string sendStr = "ok!Client send message successful!";
                byte[] bs = Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr);
                temp.Send(bs, bs.Length, 0);  //返回信息给客户端
                temp.Close();
                SocketGlb.Close

Socket编程初探

标签：spl   代码   use   释放   address   取数据   阻塞   stream   ddr   

原文地址：https://www.cnblogs.com/dzh01166311/p/13574279.html