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揭开Socket编程的面纱

来源:源码工作室 发布时间:2013-09-21 阅读次数:
  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。               
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