计算机网络编程.pdf

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1、11计算机网络编程主讲人:杨巍2网络编程?网络编程?在计算机网络环境下进行应用程序设计或软件开发。?狭义的网络编程是指在操作系统上的套接字（Socket）编程；?广义的网络编程泛指网络环境下的一切程序设计。?Socket程序设计?动态网页设计web程序设计应用层应用层运输层运输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层3应用程序的实现结构?客户/服务器工作模式C/S?客户?一般为网络用户的计算机；?处于主动的地位，可以向服务器发出各种请求。?服务器?网络上能够提供特定服务的主机；?处于被动的地位，根据客户的请求做出相应的回答，提供相应的服务。应用层应用层运输层运输层网络层网络层链路层链路层物理层物

2、理层应用程序的实现结构?Application programs come in pairs,client and server.?客户端进程?为用户提供图形用户界面（Graphics User Interface，简称GUI）?根据用户输入的数据和命令向服务器发出请求?将服务器作出的回答进行分析处理、通过GUI提交用户?服务器端进程?为多个客户机提供服务，实现资源共享?提供服务的应用进程提供服务的应用进程?请求通信的客户应用进程请求通信的客户应用进程因 特 网数据结构数据结构I/O缓冲区缓冲区SocketIP,portSocket 数据结构数据结构I/O缓冲区缓冲区APIAPISocket?

3、套接字socket?最初是由加利福尼亚大学Berkeley分校为UNIX操作系统开发的网络通信接口。?应用编程接口API称为socketAPI,简称为socket。?Socket套接字是一种网络编程接口，它定义了一组标准例行函数，应用程序通过调用这些函数可以和不同网络中的应用程序进行通信而不必担心网络协议不同所引发的问题。?socket API中使用的一个函数名也叫作socket。?调用socket函数的端点称为socket。?调用socket函数时其返回值称为socket描述符，可简称为socket。2Socket?Socket套接字适合于TCP/IP、XNS等多种网络协议。?根据所传输数据

4、类型的不同，套接字可分为面向连接的流式面向连接的流式套接字和无连接的数据报无连接的数据报套接字。?面向连接的流式面向连接的流式套接字对应不按定界的数据字节流，通信双方互相连接，因而它可以保证按正确的顺序，单一、可靠的传输数据；?无连接的数据报无连接的数据报套接字由于通信双方无连接，将按固定的最大长度进行数据传输，它不保证按顺序传输，并可能出现数据的重复或丢失。Socket编程?在网络中，应用程序之间如果要进行网络对话，都需要经过如下的步骤：?根据需要建立根据需要建立Socket套接字套接字?根据需要对根据需要对Socket进行必要的配置进行必要的配置?调用具体的调用具体的Socket函数读写数

5、据函数读写数据?关闭套接字关闭套接字?一个程序将一段信息写入Socket中，该Socket将这段信息发送给另外一个Socket中，使这段信息能传送到其他程序中。Socket编程?Berkeley socket 纯C语言的?Winsock?在Winsock中，通过动态连接库（DLL）实现Socket接口。?动态连接库winsock.dll中包括了Winsock的部分可执行代码，其余的部分包含在Windows的核心之中。?当应用程序使用Winsock中的函数时，操作系统会加载DLL中有关的可执行代码模块，以便应用程序使用;但所有的应用程序都不需要该函数时，操作系统将自动卸掉该部分的可执行代码模块。

6、大多数的DLL允许多个应用程序同时使用它的内部可执行代码。?Socket类封装了WinSock C+?Vb WinSock控件?Java Socket 10serverclientTCP11serverclientUDP12WinSock网络程序设计主讲人:杨巍313Windows编程技术?函数是Windows C编程的最基本的单位。?Windows C主要使用API函数，而网络编程则主要使用Winsock提供的API函数。?Winsock是90年代初，为了方便网络编程，由Microsoft联合了其他几家公司共同制定的一套WINDOWS下的网络编程接口;?它是通过C语言的动态链接库方式提供给用

7、户及软件开发者的，主要由winsock.h头文件和动态链接库winsock.dll组成，目前有两个版本：Winsock1.1和Winsock2.0。14Winsock编程?用Visual C+6.0编译Windows C程序，使用Winsock API函数时，首先要把wsock32.lib添加到它的库模块中，否刚在链接的时候，会出现“error LNK2001”错误。?添加wsock32.lib的具体步骤是：打开工程菜单，选择设置，在弹出的Project settings对话框中，点击link选项卡，然后在对象/库模块文本框中添加wsock32.lib。15Winsock API函数?最简单的

8、网络编程是获取本机的主机名和IP地址?WSAStart()?WSAClenaup()?gethostname()16WSAStart函数?在使用Winsock函数之前必须成功加载Winsock库，确保Winsock DLL对Winsock应用的支持?每一个使用winsock的应用程序，都必须进行WSAStart函数调用，并且只有在调用成功之后才能使用其它的winsock网络操作函数17WSAStart函数int WSAStartup(WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWSAData);wVersionRequested用于指定准备加载的Winsock库的版本

9、 lpWSAData是一个指向WSADATA资料的指针，指向被加载的库版本信息结构 返回值：调用成功返回0；否则，返回出错信息。/Initialize Winsock version 2.2WSADATA wsaData;int Ret;/WSAStartup(0 x0101,&wsaData)if(Ret=WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0)printf(WSAStartup failed with error%dn,Ret);return;18WSAClenaup函数winsock使用后，要调用WSACleanup函数关闭网络设备，以便释放其占用的资

10、源。int WSACleanup(void);419gethostname函数int gethostname(char*name,int namelen);该函数可以获取本地主机的主机名，其中：name：用于指向所获取的主机名的缓冲区的指针。Namelen：缓冲区的大小，以字节为单位。返回值：若无错误，返回0；否则，返回错误代吗。20流套接字编程21编写TCP服务器?socket()?bind()?listen()?accept()?send()?rev()22socket函数SOCKET socket(int af,int type,int protocol);af是协议的地址族，通常使用I

11、Pv4来描述Winsock时，该字段设置为AF_INET，表示该socket处于Internet域。type是协议的套接字类型SOCK_STREAM表示使用TCP/IP创建套接字SOCK_DGRAM表示使用UDP/IP创建套接字 protocol用于在给定的地址族和套接字类型具有多重入口时，对具体的传送作限定。/Create a new socket to listening for client connections.SOCKET ListeningSocket;if(ListeningSocket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP)=INVAL

12、ID_SOCKET)printf(socket failed with error%dn,WSAGetLastError();WSACleanup();return;23bind函数?需要使用函数bind将本地地址绑定到创建的套接字上int bind(SOCKET s,const struct socaddr*name,int namelen);s表示被绑定的套接字name表示套接字的地址namelen表示地址结构的长度24SOCKADDR_IN套接字地址?通常会选择SOCKADDR_IN结构来描述套接字地址，使用的时候再强制转换成SOCKADDR结构。struct sockaddr_insh

13、ort sin_family;unsigned shortsin_port;struct in_addrsin_addr;charsin_zero8;sin_family要设置为AF_INETsin_port用来指定服务端口sin_addr用来保存IP地址sin_zero无实际用处525SOCKADDR_IN套接字地址/Associate the address information with the socket using bind.intPort=5150;SOCKADDR_IN ServerAddr;ServerAddr.sin_family=AF_INET;ServerAddr.s

14、in_port=htons(Port);ServerAddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);if(bind(ListeningSocket,(SOCKADDR*)&ServerAddr,sizeof(ServerAddr)=SOCKET_ERROR)printf(bind failed with error%dn,WSAGetLastError();closesocket(ListeningSocket);WSACleanup();return;26listen函数?使用listen函数将套接字置为监听模式，等候客户端申请连接。int listen(SOC

15、KET s,int backlog);s是被绑定的套接字backlog标示等待队列的最大长度/Listen for client connections.We used a backlog of 5.if(listen(ListeningSocket,5)=SOCKET_ERROR)printf(listen failed with error%dn,WSAGetLastError();closesocket(ListeningSocket);WSACleanup();return;27accept函数?处于监听状态的套接字通过调用accept函数做好接收客户连接的准备SOCKET accep

16、t(SOCKET s,struct sockaddr FAR*addr,int FAR*addrlen);s表示处于监听状态的被绑定的套接字addr是一个有效的SOCKADDR_IN结构的地址addrlen是该结构的长度28accept函数/Accept a new connection when one arrives.SOCKADDR_IN ClientAddr;SOCKET NewConnection;intClientAddLen;ClientAddrLen=sizeof(ClientAddr);if(NewConnection=accept(ListeningSocket,(SOCK

17、ADDR*)&ClientAddr,&ClientAddrLen)=INVALID_SOCKET)printf(accept failed with error%dn,WSAGetLastError();closesocket(ListeningSocket);WSACleanup();return;29send函数int send(SOCKET s,const char FAR*buf,int len,int flags);s是即将发送数据的套接字buf指向字符缓冲区len记录即将发送的字符数或者缓冲区的大小flags通常置0SOCKET NewConnection;send(s,Hello

18、,5,0)30recv函数int recv(SOCKET s,char FAR*buf,int len,int flags);s是准备用来接收数据的套接字 buf指向接收字符的缓冲区 len记录准备接收的字符数或者缓冲区的大小 flags通常置0631closesocket函数void closesocket(SOCKET s);要调用closesocket函数释放Winsock获得的资源，以便释放其占用的资源。32编写TCP客户端?socket()?connect()?send()?rev()33closesocket函数void closesocket(SOCKET s);closesoc

19、ket和WSACleanup函数释放Winsock获得的资源：34connect函数?客户端通过connect向服务进程发出连接请求int connect(SOCKET s,struct sockaddr FAR*name,int namelen);s是一个未连接的套接字name标示服务进程的IP地址信息，即服务器namelen是name参数的长度35数据报套接字编程?编写UDP程序?数据报套接字通过UDP/IP协议提供无连接的通信，不需要调用listen和accept，只需要等待接收数据即可。?通常使用recvfrom接收数据，使用sendto发送数据。?不确保可靠的数据传输。737编写UD

20、P程序int sendto(SOCKETs,const char FAR*buf,intlen,intflags,const struct sockaddr FAR*to,inttolen);to指向接收数据的机器的地址 tolen表示sockaddr结构的长度int recvfrom(SOCKETs,const char FAR*buf,intlen,intflags,const struct sockaddr FAR*from,intfromlen);from指向发送数据的机器的地址 fromlen表示sockaddr结构的长度38Visual Basic网络程序设计主讲人:杨巍39Vis

21、ual Basic中的网络控件?Visual Basic 6.0中的网络控件?WebBrowser?WinSock?InternetTransfer?MAPI?控件封装了与Internet有关的技术40Visual Basic中的网络控件?WebBrowser（Web浏览）控件?用于浏览器的设计?WinSock（Windows Socket，Windows接口）控件?提供了访问TCP和UDP网络服务的方便途径?Internet Transfer（Internet传输）控件?支持超文本传输协议HTTP和文件传输协议FTP?MAPI（消息应用程序接口）控件?用于创建具有电子邮件功能的Visual

22、Basic应用程序，消息应用程序接口包括两个控件?MAPISession控件?MAPIMessage控件41Visual Basic中的网络控件?使用Visual Basic中的网络控件?新建一个“标准.EXE”工程。?单击“工程”-“部件”菜单命令，在弹出的“部件”对话框内的“控件”选项卡中选择42WinSock控件?WinSock控件?Windows Socket是Microsoft对Socket网络编程接口的集成、简化。?Socket指的是一个通信端点，使用Socket开发的程序可通过网络与远程计算机建立连接，并通过用户数据报协议UDP或传输控制协议TCP进行数据交换843WinSock

23、控件?WinSock控件?可用于创建收集用户信息的客户端应用程序，并将收集的信息发送到某中央服务器?可用于创建服务器应用程序?可用于创建通信应用程序?WinSock控件在运行时是不可见的，在设计时可以像其他ActiveX控件一样添加44WinSock控件?WinSock控件的常用属性?LocalHostName属性?获取本地机器名，在设计时只读且不可用?LocalIP属性?获取本地机器的IP地址，在设计时只读且不可用?LocalPort属性?返回或者设置所用到的本地端口，可以在设计。运行时进行设置?Protocol属性?返回或设置WinSock控件所使用的协议?sckTCPProtocol，0

24、，表示TCP协议?sckUDPProtocol，1，表示UDP协议45WinSock控件?WinSock控件的常用属性?RemoteHostIP属性?返回或设置连接的远程计算机，控件向它发送或接收数据?RemotePort属性?获取远程机器的IP地址?RemoteHost属性?返回或设置要连接的远程端口号?缺省值是8046WinSock控件?WinSock控件的常用属性?State属性?返回控件的状态，用枚举型来表示，在设计时是只读的，而且是不可用的47WinSock控件?WinSock控件的常用方法与事件?Bind方法?Close方法?Listen方法?GetData方法?PeekData方

25、法?不从输入队列删除数据，仅适用于TCP连接?SendData方法48WinSock控件?WinSock控件的常用方法与事件?Close事件?ConnectionRequest事件?DataArrival事件?Error事件?SendComplete事件?SendProgress事件949WinSock控件步骤?选择通讯协议?协议的设置?确定计算机的名称?编写应用程序?编写客户端?编写服务器端50WinSock控件步骤?选择通讯协议?在使用 WinSock 控件时，首先需要考虑使用什么协议。?可以使用的协议包括 TCP 和 UDP。两种协议之间的重要区别在于它们的连接状态：?TCP 协议控件是

26、基于连接的协议，可以将它同电话系统相比。在开始数据传输之前，用户必须先建立连接。?UDP 协议是一种无连接协议，两台计算机之间的传输类似于传递邮件：消息从一台计算机发送到另一台计算机，但是两者之间没有明确的连接。另外，单次传输的最大数据量取决于具体的网络。51WinSock控件步骤?协议的设置?在设计时，可以按如下方式设置应用程序使用的协议：?在“属性”窗口中单击“协议”，然后选择sckTCPProtocol 或者 sckUDPProtocol?也可以使用程序代码来设置 Protocol 属性，如下所示：Winsock1.Protocol=sckTCPProtocol52WinSock控件步骤

27、?确定计算机的名称?在与远程计算机相连接的时候，需要知道它的 IP 地址或者它的“名字”。?IP 地址是一串数字，每三个数字为一组，中间用点隔开（形如 xxx.xxx.xxx.xxx）。?通常，最易记住的是计算机的“名字”。53WinSock控件步骤?编写TCP应用程序?如果应用程序要使用 TCP 协议，那么首先必须决定应用程序是服务器还是客户端。?如果要创建一个服务器端，那么应用程序需要“监听”指定的端口。当客户端提出连接请求时，服务器端能够接受请求并建立连接。?在连接建立之后，客户端与服务器端可以自由地互相通讯。54创建一个 TCP 服务器?要创建一个 TCP 服务器，请按照以下步骤执行?

28、创建新的 Standard EXE 工程。?将缺省窗体的名称改为 frmServer。?将窗体的标题改为“TCP 服务器”。?在窗体中放入一个 Winsock 控件，并将它的名字改为 tcpServer。?在窗体上添加两个 TextBox 控件。将第一个命名为txtSendData，第二个为 txtOutput。?为窗体添加代码。10Private Sub Form_Load()将 LocalPort 属性设置为一个整数。然后调用 Listen 方法。tcpServer.LocalPort=8080tcpServer.Listen显示客户端的窗体frmClient.ShowEnd SubPri

29、vate Sub tcpServer_ConnectionRequest(ByVal requestID As Long)检查控件的 State 属性是否为关闭的。如果不是，在接受新的连接之前先关闭此连接。If tcpServer.State sckClosed Then tcpServer.Close接受具有 requestID 参数的连接。tcpServer.Accept requestIDEnd SubPrivate Sub txtSend_Change()当用户往文本框中键入数据时，使用SendData 方法发送输入的字符串。strSend=txtSend.TexttcpServer.

30、SendData strSendEnd Sub56创建一个 TCP 服务器Private Sub tcpServer_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)调用 GetData 方法并将数据赋予名为 txtOutput的 TextBox 的 Text 属性。Dim strData As StringtcpServer.GetDatastrDatatxtOutput.Text=strDataEnd Sub57创建 一个TCP 客户端?要创建 TCP 客户端，请按照以下步骤执行：?在工程中添加一个新的窗体，将其命名为frmClient。?将窗体的标题改为“TCP

31、 Client”。?在窗体中添加一个 Winsock 控件，并将其命名为tcpClient。?在 frmClient 中添加两个 TextBox 控件。将第一个命名为 txtSend，第二个为 txtOutput。?在窗体上放一个 CommandButton 控件，并将其命名为 cmdConnect。?将 CommandButton 控件的标题改为 Connect。?为窗体添加代码。Private Sub Form_Load()注意：要指定远程主机和主机的端口号tcpClient.RemoteHost=127.0.0.1tcpClient.RemotePort=8080End SubPriva

32、te Sub cmdConnect_Click()调用 Connect 方法，初始化连接。tcpClient.ConnectcmdConnect.Enabled=FalseEnd SubPrivate Sub tcpClient_Connect()MsgBox 连接成功！,vbInformation,提示End SubPrivate Sub tcpClient_Error(ByVal Number As Integer,Description As String,ByVal Scode As Long,ByVal Source As String,ByVal HelpFile As Strin

33、g,ByValHelpContext As Long,CancelDisplay As Boolean)MsgBox 连接失败,vbInformation,提示cmdConnect.Enabled=TrueEnd Sub59Private Sub txtSend_Change()Dim strSend As StringstrSend=txtSend.TexttcpClient.SendData strSendEnd SubPrivate Sub tcpClient_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)Dim strData As StringtcpCli

34、ent.GetData strDatatxtOutput.Text=strDataEnd Sub创建 一个TCP 客户端60WinSock控件步骤?编写UDP应用程序?创建 UDP 应用程序比创建 TCP 应用程序还要简单，因为 UDP 协议不需要显式的连接。在上面的TCP 应用程序中，一个 Winsock 控件必须显式地进行“监听”，另一个必须使用 Connect 方法初始化连接。?UDP 协议不需要显式的连接。要在两个控件中间发送数据，需要完成以下的三步（在连接的双方）：?将 RemoteHost 属性设置为另一台计算机的名称。?将 RemotePort 属性设置为第二个控件的 LocalPort 属性。?调用 Bind 方法，指定使用的 LocalPort。