基于TCP和UDP的Socket编程.doc

基于TCP和UDP的Socket编程 在OSI的各层所使用的协议： 1.应用层：telnet,FTP,HTTP,DNS,SMTP,POP3 2.传输层：TCP,UDP TCP:面向连接的可靠的传输协议，通信前建立三次握手，握手成功后才能通信，对数据准确性要求较高的场合使用，如从网上载的安装文件，不能缺少任何信息 UDP:是无连接的在OSI的各层所使用的协议： 1.应用层：telnet,FTP,HTTP,DNS,SMTP,POP3 2.传输层：TCP,UDP TCP:面向连接的可靠的传输协议，通信前建立三次握手，握手成功后才能通信，对数据准确性要求较高的场合使用，如从网上载的安装文件，不能缺少任何信息 UDP:是无连接的，不可靠的传输协议，不需要建立连接，也没有重传和确认的机制，在实时性要求较高，但对数据准确度要求不是很高的场合使用，如视频会议，在线观看电影，当中丢失个别数据包并不影响整体的效果。 3.网络层：IP 因为OSI七层结构较为复杂，所以使用较多的是TCP/IP模型，现在TCP/IP已经成为Internet上通用的工业标准 TCP/IP模型包括4个层次：应用层，传输层，网络层，网络接口 端口： 1. 为了标识通信实体中进行通信的进程（应用程序），TCP/IP协议提出了协议端口的概念 2. 端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区）。应用程序通过系统调用和某端口建立连接（binding）后，传输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出 3. 端口用一个整数型标识符来表示，即端口号。端口号跟协议相关，TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立 4. 端口使用一个16位的数字来表示，它的范围是065535，1024以下的端口号保留给预定义的服务，例如，http使用80端口 套接字（Socket） 1. Socket的出现，使得程序员可以很方便的访问TCP/IP，从而开发各种网络应用的程序 2. 套接字存在于通信区域中，通信区域也叫地址族，他是一个抽象的概念，主要用于通过套接字通信的进程的共有特性综合在一起。套接字通常只与同一个区域的套接字交换数据。 套接字的类型 1. 流式套接字（SOCK_STREAM） 提供面向连接的，可靠的数据传输服务，数据无差错，无重复的发送，且按发送的顺序接收，基于TCP协议 2. 数据保式套接字(SOCK_DGRAM) 提供无连接的服务，数据包以独立包形式发送，不提供无错误的保证，数据可能丢失或重复，且接收顺序混乱，基于UDP协议 基于TCP（面向连接）的Socket编程 服务器端顺序： 1. 加载套接字库 2. 创建套接字（socket） 3. 将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind） 4. 将套接字设为监听模式，准备接收客户请求（listen） 5. 等待客户请求的到来；当请求带来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字（accept） 6. 用返回的套接字和客户端进行通信（send/recv） 7. 返回，等待另一个客户请求 8. 关闭套接字(closesocket) 客户端程序： 1. 加载套接字库 2. 创建套接字(socket) 3. 向服务器发送连接请求（connect） 4. 和服务器端进行通信(send/receive) 5. 关闭套接字(closesocket) 基于UDP（面向无连接）的socket编程 服务器端（接收端）程序： 1. 加载套接字库 2. 创建套接字（socket） 3. 将套接字绑定到一个本地地址和端口上（bind） 4. 等待接收数据（recvfrom） 5. 关闭套接字(closesocket) 客户端（发送端）程序 1. 加载套接字库 2. 创建套接字（socket） 3. 向服务器发送数据（sendto） 4. 关闭套接字(closesocket) 创建基于TCP协议的CS程序的Server端所涉及的相关函数说明（按使用的先后顺序排列）： 1. int WSAStartup（WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWSAData）:作用是加载套接字库和进行套接字库的版本协商 a. 参数wVersionRequested：用于指定准备加载的Winsock库的版本，高位字节指定所需要的Winsock库的副版本，低位字节则是主版本，可用MAKEWORD(X,Y)(其中，x为高位字节，y为低位字节)方便获得wVersionRequested的正确值。 b. 参数lpWSAData：指向WSADATA结构的指针，WSAStartup用其加载的库版本有关的信息填在这个结构中 2. SOCKET socket(int af,int type,int protocol): a. 参数af指定地址族，对于TCP/IP协议的套接字，它只能是AF_INET(也可写成PF_INET)。 b. 参数type指定Socket类型，对于1.1版本的Socket，它只支持两种类型的套接字，SOCK_STREAM指定产生流式套接字，SOCK_DGRAM产生数据报套接字。 c. 参数protocol与特定的地址家族相关的协议，如果指定为0，那么他就会根据地址格式和套接字类别，自动为你选择一个合适的协议。这是推荐使用的一种选择协议的方式。 3. int bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR *name,int namelen) : a. 第一个参数指定要绑定的套接字，第二个参数指定该套接字的本地地址信息，是指向sockaddr结构的指针变量，由于该地址结构是为了所有的地址家族准备使用的，这个结构可能（通常会）随使用的网络协议不同而不同，所以，要用第三个参数指定该地址结构的长度。sockaddr机构定义如下： struct sockaddr u_short sa_family; char sa_data14; b. 上述结构第一个字段指定该地址家族，在这里必须设为AF_INET。sa_data仅仅是表示要求一块内存分配区，起到占位的作用，该区域中指定与协议相关的具体地址信息。由于实际要求的只是内存区，所以对于不同的协议家族，用不同的结构来替换sockaddr。在TCP/IP中，我们可以用 SOCKADDR_IN结构来代替sockaddr，以方便我们填写地址信息。 c. struct SOCKADDR_IN short sin_family; unsigned short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero8; ; sin_family 表示地址族，对于IP地址，sin_family成员将一直是AF_INET；成员sin_port指定的将要分配给套接字的端口；成员sin_addr 给出的是套接字的主机IP地址；sin_zero只是一个填充数，以使sockaddr_in结构和sockaddr结构的长度一样，一般不用设置。 除了sin_family外，SOCKADDR_IN其他成员是按网络字节顺序表示的。所以需要进行转换：htonl(INADDR_ANY)，htons(6000)，其中6000是端口号。 另外结构体的名称大写和小写指的是同一个。 将 IP地址指定为INADDR_ANY，允许套接字向任何分配给本机器的IP地址发送或接收数据。一般一台机器一个网卡，但对于多网卡的机器，INADDR_ANY将简化应用程序的编写。将地址指定为INADDR_ANY，允许一个独立的应用接受发自多个接口的回应。如果我们只想让套接字使用多个IP中的一个地址，必须指定实际地址，要做到这一点，可以用inet_addr()函数，这个函数需要一个IP地址（如 192.168.80.88），返回一个适合分配给S_addr的u_long类型的数值。Inet_ntoa()函数完成相反的转换，它接受一个 in_addr结构体类型的参数并返回一个以点分十进制的IP地址字符串。 htonl把一个u_long类型从主机字节序转换为网络字节序。 htons把一个u_short类型从主机字节序转换为网络字节序。 4. int listen(SOCKET s, int backlog):将套接字设置为监听模式，其中第二个参数设置等待请求连接的最大的值，即如果设置为n，则前n个请求会放置在系统的请求连接队列中，应用程序会依次对这些请求进行服务，但第n+1个连接请求则会被拒绝。 5. SOCKET accept(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * addr, int FAR* addrlen): 从客户端接收请求，并创建连接，如果连接成功，则会返回一个当前成功建立连接的套接字，该套接字不是上面创建的监听套接字，而是仅仅适用于当前的一个请求连接，如果建立连接失败，则返回值是INVALID_SOCKET，并且可以适用WSAGetLastError()函数得到相关的失败信息，具体的 error code具体意义见MSDN中accept函数的最后部分的介绍 6. send 函数：向客户端发送指定信息 7. recv函数：得到从客户端传递过来的信息 8. closesocket(SOCKET s):将指定的套接字关闭，从而释放资源 9. WSACleanup()：终止对winsocket库的使用 10. hello 服务器端的实现过程（Win32控制台程序）： 说明： 1. 对于winsock库的类的使用，必须包含winsock2.h头文件 2. 在setting中的link下的object/library modules中添加“ws2_32.lib”，注意和前面的字段之间用空格分隔 3. 本服务器程序先于服务器端启动 #include "winsock2.h" #include "stdio.h" void main() /加载套接字（winsock）库，加载这段代码拷贝于MSDN中WSAStartup的介绍 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 ); /版本号为1.1 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData ); if ( err != 0 ) return; if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 | HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) WSACleanup( ); return; /创建套接字 SOCKET sockServer=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); /SOCK_STREAM参数设置为TCP连接 SOCKADDR_IN addrServer; /设置服务器端套接字的相关属性 addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY); /设置IP addrServer.sin_family=AF_INET; addrServer.sin_port=htons(1234); /设置端口号 /将套接字绑定到本地地址和指定端口上 bind(sockServer,(SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCK ADDR); /将套接字设置为监听模式，并将最大请求连接数设置成5，超过此数的请求全部作废 listen(sockServer,5); SOCKADDR_IN addrClient; /用来接收客户端的设置，包括IP和端口 int len=sizeof(SOCKADDR); while(1) /不断监听 /得到创建连接后的一个新的套接字，用来和客户端进行沟通，原套接字继续监听客户的连接请求 SOCKET sockConn=accept(sockServer,(SOCKADDR*)&addrClient, &len); if(sockConn!=INVALID_SOCKET) /创建成功 char sendInfo100; /inet_ntoa将结构转换为十进制的IP地址字符串 sprintf(sendInfo,"welcome %s to this test!",inet_ntoa(addClient.sin_addr); /成功建立连接后向客户端发送数据，结果将显示在客户端上 send(sockConn,sendInfo,strlen(sendInfo)+1,0); /从客户端接收数据，结果显示在服务器上 char recvInfo100; recv(sockConn,recvInfo,100,0); printf("%sn",recvInfo); /将本次建立连接中得到套接字关闭 closesocket(sockConn); else int errCode=WSAGetLastError(); printf("the errcode is:%dn",errCode); /如果本程序不是死循环，那么在此处还应添加以下代码： closesocket(sockServer); /对一直处于监听状态的套接字进行关闭 WSACleanup(); /终止对winsocket库的使用 创建基于TCP协议的CS程序的Client端所涉及的相关函数说明（按使用的先后顺序排列）： 1. int WSAStartup（WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWSAData）：说明同上 2. SOCKET socket(int af,int type,int protocol):说明同上 3. connect函数：同服务器建立连接 4. send/recv:发送与接收，同上 5. closesocket：关闭套接字，同上 客户端的实现过程（win32 console程序）： 说明： 1. 对于winsock库的类的使用，必须包含winsock2.h头文件 2. 在setting中的link下的object/library modules中添加“ws2_32.lib”，注意和前面的字段之间用空格分隔 3. 启动客户端程序之前必须先启动服务器端的程序 #include "winsock2.h" #include "stdio.h" void main() /加载套接字库 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 ); /版本好为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); /SOCK_STREAM参数设置为TCP连接 SOCKADDR_IN addrServer; /服务器地址结构 addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0 .1"); /服务器地址 addrServer.sin_port=htons(1234); /服务器端口号 addrServer.sin_family=AF_INET; /与服务器端建立连接，进行通信 int connReult=connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrServe r,sizeof(SOCKADDR); if(connReult!=WSAEADDRNOTAVAIL) /访问成功 /成功建立连接后向服务器端发送数据，结果将显示在服务器端上 send(sockClient,"this is lisi!",strlen("this is zhangsan!")+1,0); /接收来自服务器端发送来的信息 char recvInfo100; recv(sockClient,recvInfo,100,0); printf("%sn",recvInfo); else int errCode=WSAGetLastError(); printf("the errcode is:%dn",errCode); closesocket(sockClient); WSACleanup(); 创建基于UPD的CS程序服务器端源代码： 说明:服务器端的代码在XP下运行recvfrom函数执行不成功，返回一个10022的错误代码，参看网上资源，得知10022代表某个参数设置错误。 花了大半天的时间研究后终于发现原来是6000端口在作怪，可能本机的UDP的6000端口在防火墙中被屏蔽了，通不过，但在TCP的CS程序中6000端口是通过的，程序调试一切正常，将端口修改为其他端口即可 #include "winsock2.h" #include "stdio.h" void main() /加载套接字（winsock）库，加载这段代码拷贝于MSDN中WSAStartup的介绍 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 ); /版本号为1.1 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData ); if ( err != 0 ) return; if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 | HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) WSACleanup( ); return; /创建套接字 /注意第二个参数和TCP设置不同 SOCKET sockServer=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); SOCKADDR_IN addrServer; /设置服务器端套接字的地址结构的相关属性 addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY); /设置IP addrServer.sin_family=AF_INET; addrServer.sin_port=htons(6000); /设置端口号 /将套接字和服务器地址结构绑定 bind(sockServer,(SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCK ADDR); SOCKADDR_IN addrClient; int len=sizeof(SOCKADDR); char buffer100; /从客户端接收数据 int result=recvfrom(sockServer,buffer,100,0,(SOCKADDR* )&addrClient,&len); if(result=SOCKET_ERROR) int errCode=WSAGetLastError(); printf("error:%d",errCode); else printf("this message from client:%sn",buffer); closesocket(sockServer); WSACleanup(); 创建基于UDP的CS程序客户端的代码： #include "winsock2.h" #include "stdio.h" void main() /加载套接字（winsock）库，加载这段代码拷贝于MSDN中WSAStartup的介绍 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 ); /版本号为1.1 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData ); if ( err != 0 ) return; if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 | HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) WSACleanup( ); return; /创建套接字 SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); /注意第二个参数和TCP设置不同 SOCKADDR_IN addrServer; /服务器地址结构 addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0 .1"); /服务器地址 addrServer.sin_family=AF_INET; addrServer.sin_port=htons(6000); /服务器端口号 sendto(sockClient,"this message from client",strlen("this message from client")+1,0,(SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCKADD R); closesocket(sockClient); WSACleanup(); 基于UDP的聊天程序服务器端源程序： 说明： 1. 代码基本和上述UDP服务器端的程序相类似，只是多了sendto功能，即交互的功能 2. 支持退出请求响应 #include "winsock2.h" #include "stdio.h" void main() /加载套接字（winsock）库，加载这段代码拷贝于MSDN中WSAStartup的介绍 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 ); /版本号为1.1 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData ); if ( err != 0 ) return; if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 | HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) WSACleanup( ); return; /创建套接字 /注意第二个参数和TCP设置不同 SOCKET sockServer=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); SOCKADDR_IN addrServer; /设置服务器端套接字的地址结构的相关属性 addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY); /设置IP addrServer.sin_family=AF_INET; addrServer.sin_port=htons(6000); /设置端口号 /将套接字和服务器地址结构绑定 bind(sockServer,(SOCKADDR*)&addrServer,sizeof(SOCK ADDR); SOCKADDR_IN addrClient; int len=sizeof(SOCKADDR); char recvBuf100; char tempBuf100; char sendBuf100; while(1) /从客户端接收数据 int result=recvfrom(sockServer,recvBuf,100,0,(SOCKADDR *)&addrClient,&len); if(result=SOCKET_ERROR) int errCode=WSAGetLastError(); printf("error:%d",errCode); break; /退出循环 else if(recvBuf0='q') /对方请求退出 /同样将退出请求发送回去 sendto(sockServer,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)& addrClient,sizeof(SOCKADDR); printf("the chat end!"); break; else /将对方发送过来的信息前段加上IP地址进行输出 sprintf(tempBuf,"%s said:%s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf); printf("%sn",tempBuf); /将用户的键盘输入发送到对方 printf("pleas input the message:n"); gets(sendBuf); /得到键盘输入内容 sendto(sockServer,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOC KADDR*)& addrClient,sizeof(SOCKADDR); closesocket(sockServer); WSACleanup(); 基于UDP的聊天程序客户端端源程序： #include "winsock2.h" #include "stdio.h" void main() /加载套接字（winsock）库，加载这段代码拷贝于MSDN中WSAStartup的介绍 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 ); /版本号为1.1 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData ); if ( err != 0 ) return; if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 | HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) WSACleanup( ); return; /创建套接字 SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); /注意第二个参数和TCP设置不同 SOCKADDR_IN addrServer; /服务器地址结构 addrServer.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0 .1"); /服务器地址 addrServer.sin_family=AF_INET; addrServer.sin_port=htons(6000); /服务器端口号 char tempBuf100; char recvBuf100; char sendBuf100; int len=sizeof(SOCKADDR); while(1) printf("plese input the message:n"); gets(sendBuf); /得到用户的键盘输入 sendto(sockClient,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOC KADDR*)&addrServer,sizeof(SOCKADDR); int result=recvfrom(sockClient,recvBuf,100,0,(SOCKADDR *)&addrServer,&len); if(result=SOCKET_ERROR) int errCode=WSAGetLastError(); printf("error:%d",errCode); break; /退出循环 else if(recvBuf0='q') /对方请求退出 /同样将退出请求发送回去 sendto(sockClient,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)& addrServer,sizeof(SOCKADDR); printf("the chat end!"); break; else /将对方发送过来的信息前段加上IP地址进行输出 sprintf(tempBuf,"%s said:%s",inet_ntoa(addrServer.sin_addr),recvBuf); printf("%sn",tempBuf); closesocket(sockClient); WSACleanup(); 几点心得： 1. sendto和recvfrom函数中第四个类型为struct sockaddr FAR*的参数一般采用SOCKADDR_IN结构类型，且都是对方的SOCKADDR_IN数据： 如在服务器端，因为定义了自身的SOCKADDR_IN addrServer，其中的结构参数进行了具体设置，其中IP地址一项是设置为自动选择自己的网卡，且将套接字和该结构体进行了绑定，然后申明了一个空的SOCKADDR_IN addClient，即对其中的结构参数不做任何的初始化，但没有关系，recvfrom方法调用在前，能得到客户端的详细信息（这有点坐享其成的感觉，服务器端就是等着先由客户端发送消息过来），将addClient填充满，然后调用sendto方法时，该结构体已经具有是客户端的信息了，所以 sendto的时候是正确的。服务器端接收和发送调用的地址结构参数都是客户端的。 在客户端，定义了服务器端的地址结构，其中IP地址一项，填写的就是具体的目标服务器地址，发送和接收都是有针对性的，sendto在前先发送消息到服务器，地址参数是服务器端的，然后revefrom接收消息，地址参数也是服务器的。客户端接收和发送调用的地址结构参数都是服务器端的。 2. 本例子中的聊天室程序有一个缺陷，就是必须服务端先启，然后客户端启动，并且得先由客户端发送消息过来后，服务器端才能知道到底是谁发送消息来了，然后将有关信息按先前发送过来的相关地址信息发送回去。对于客户端，因为已经在地址结构中设置了服务器的IP地址，所以发送是有目的性的。综上就是先有客户端发送消息，再服务器端发送消息，然就是交替进行了。 本文来自CSDN博客，转载请标明出处： 896545.aspx 很抱歉，因为您在网易相册发布了违规信息，账号被屏蔽。被屏蔽期间他人无法访问您的相册。 去帮助中心，了解如何重新恢复服务。     原创文档   本文适合中级读者   已阅读7134次   用udp协议通讯示例 作者：fs007 下载源代码 一、绪言 udp是一种面向非连接，不可靠的通讯协议，相对于tcp来说，虽然可靠性不及，但传输效率较高。所以在网络上仍有很大的用途。这几日需要了解下udp通讯的过程，上网发现这方面的资料还挺少。于是仔细的翻找了下msdn,基本上搞清楚了udp通讯的过程。做了一个测试的例子。希望对大家有帮助。 二、udp的通讯过程 server端:   open a   socket(socket)-> name   the   socket(bind)-> send   and   receive   data(sendto   recvfrom)-> close   socket(closesocket) client端:   open   a   socket(socket)-> send   and   receive   data(sendto   recvfrom)-> close   socket(closesocket) server端无需listen，client端无需connect，因此udp中server和client的区别相对较模糊。只要调用sendto和recvfrom就可以给指定的地址收发数据，但并不保证收发的数据的完整性和可靠性。 三、示例 udpserver主要代码：   void   main() SOCKET   socket1; InitWinsock(); struct   sockaddr_in   local; struct   sockaddr_in   from; int   fromlen   =sizeof(from); local.sin_family=AF_INET; local.sin_port=htons(1000);                           /监听端口 local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;               /本机 socket1=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); bind(socket1,(struct   sockaddr*)&local,sizeof   local); while   (1)