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80年代初，美国*的高级研究工程机构（ARPA）给加利福尼亚大学Berkeley分校提供了资金，为实现UNIX操作系统下的TCP/IP协议而开发了一个API（Application Programming Interface），称为Socket接口（套接字）。Socket接口是TCP/IP网络最为通用的API。
90年代初，由Microsoft联合了其他几家公司共同制定了一套Windows下的网络编程接口，即Windows Sockets规范。Windows Sockets规范是一套开放的、支持多种协议的Windows网络编程接口，并已成为Windows网络编程的事实上的标准。目前，在实际应用中的Windows Sockets规范主要有1.1版和2.0版。2.0版可以支持多协议，有良好的向后兼容性，任何使用1.1版的源代码，二进制文件，应用程序都可以不加修改在2.0规范下使用。
Socket实际上在计算机中提供了一个通信端口，可以通过这个端口与任何一个具有Socket接口的计算机通信。应用程序在网络上传输/接收的信息都通过这个Socket接口来实现的。在应用开发中可以像使用文件句柄一样来对Socket句柄进行读/写操作。目前可以使用两种套接口，即流式套接字（SOCK_STREAM）和数据报套接字（SOCK_DGRAM）。流式套接字提供了一个面向连接的、可靠的、数据无错的、无重复发送的及按发送顺序接收数据的服务；数据报套接字提供不可靠的、无连接的数据报传输服务。
套接字可分为阻塞套接字和非阻塞套接字。阻塞套接字是指执行此套接字的网络调用时，直到成功才返回，否则一直阻塞在此网络调用上；而非阻塞套接字是指执行此套接字的网络调用时，不管是否执行成功，都立即返回。实际上非阻塞套接字是用得最多的。
C/S模型，即客户机/服务器模型，是一种非对称式编程模式。对于这种模式而言，其中一部分需要作为服务端，用来响应并为客户提供固定的服务；另一部分则作为客户端用来向服务端提出请求或要求某种服务。在实际应用中，程序可以同时包含客户端和服务端。
Microsoft Visual C++提供了十分完整的Windows Sockets库函数，并且对这些库函数进行了一系列封装，继而产生了CAsynSocket、CSocket、CSocketFile等类，它们封装着有关Socket的各种功能，使网络编程变得更加简单。但是为了更好理解Winsock的通信原理，这里将介绍怎样使用底层的API函数来实现网络通讯。
面向连接协议的通信过程如下：服务端和客户端都必须建立通信套接字，而服务端套接字应先进入监听状态，然后客户端套接字发出连接请求，服务端套接字收到连接请求后，建立一个新套接字与客户端套接字进行通信，原来负责监听的套接字仍进行监听，如果再收到其它客户端套接字的连接请求，则再建立一个新套接字与之通信。通信完毕后断开连接，关闭相应套接字。
(1) 初始化通信端口。可以在程序向导中添加Windows Sockets支持，或者直接添加代码：
#include <afxsock.h>
if (!AfxSocketInit())
{
AfxMessageBox("Windows 通信端口初始化失败！");
} |
(2) 初始化Windows Sockets DLL。目前Winsock有两个版本，版本号分别为1.1和2.2，对应参数为0x101和0x202。
WSADATA wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(1,1), &wsaData) != 0)
{
AfxMessageBox("加载Windows Sockets DLL失败！");
WSACleanup();
} |
(3) 创建流式套接字。
| 套接字族： |
| |
AF_UNIX： |
UNIX内部协议族 |
| AF_INET： |
Iternet协议 |
| AF_NS： |
XeroxNs协议 |
| AF_IMPLINK： |
IMP链接层 |
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| 套接字类型: |
| |
SOCK_STREAM： |
流式套接字 |
| SOCK_DGRAM： |
数据报套接字 |
| SOCK_RAW： |
原始套接字 |
| SOCK_SEQPACKET： |
定序分组套接字 |
|
| |
SOCKET m_Socket;
m_Socket = INVALID_SOCKET;
if ((m_Socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == INVALID_SOCKET)
{
AfxMessageBox("创建套接字失败！");
} |
(4) 服务端绑定端口。端口号范围：1024到65535，低于1024的端口对应着因特网上的一些常见服务。
struct sockaddr {
u_short sa_family; // 地址族地址族 address family
address family char sa_data[14]; // 14字节的协议地址 up to 14 bytes of direct address
};
typedef struct sockaddr SOCKADDR;
typedef struct sockaddr *PSOCKADDR;
typedef struct sockaddr FAR *LPSOCKADDR;
struct sockaddr_in {
short sin_family; // 地址族
u_short sin_port; // 端口号
struct in_addr sin_addr; // IP地址
char sin_zero[8]; // 填充0
};
typedef struct sockaddr_in SOCKADDR_IN;
typedef struct sockaddr_in *PSOCKADDR_IN;
typedef struct sockaddr_in FAR *LPSOCKADDR_IN;
字节顺序转换函数：
htons()："Host to Network Short"
htonl()："Host to Network long"
ntohs()："Network to Host Short"
ntohl()："Network to Host Long"
SOCKADDR_IN m_saAddr;
u_short m_nPort = 20048; // 端口号
ZeroMemory(&m_saAddr, sizeof(m_saAddr));
m_saAddr.sin_family = AF_INET;
m_saAddr.sin_port = htons(m_nPort); // 如果此值为0，系统将随机选择一个未被使用的端口号
m_saAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 填入本机IP地址
if (bind(m_Socket, (LPSOCKADDR) &m_saAddr, sizeof(m_saAddr)) == SOCKET_ERROR)
{
AfxMessageBox("绑定端口失败！");
} |
(5) 服务端监听端口。
#define MAX_BACKLOG 5
if (listen(m_Socket, MAX_BACKLOG) == SOCKET_ERROR)
{
AfxMessageBox("监听失败！");
} |
(6) 客户端请求连接。
DWORD m_dwServerIP;
char m_sServerIP[] = "127.0.0.1"; // 主机IP地址
u_short m_nServerPort = 20048; // 主机端口号
if ((m_dwServerIP = inet_addr(m_sServerIP)) == INADDR_NONE)
{
AfxMessageBox("无法获取主机IP！");
return;
}
m_saAddr.sin_family = AF_INET;
m_saAddr.sin_port = htons(m_nServerPort);
m_saAddr.sin_addr.s_addr = m_dwServerIP;
if (connect(m_Socket, (LPSOCKADDR) &m_saAddr, sizeof(m_saAddr)))
{
AfxMessageBox("连接服务器失败!");
} |
(7) 注册网络事件。
| 网络事件定义： |
| |
FD_READ： |
网络数据包到达 |
| FD_WRITE： |
发送网络数据 |
| FD_OOB： |
OOB数据到达 |
| FD_ACCEPT： |
收到连接请求 |
| FD_CONNECT： |
已建立连接 |
| FD_CLOSE： |
断开连接 |
| FD_QOS： |
服务质量(QoS)发生变化 |
| FD_GROUP_QOS： |
保留事件 |
| FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE： |
指定地址的路由接口发生变化 |
| FD_ADDRESS_LIST_CHANGE： |
本地地址变化 |
|
| |
#define WM_NETWORK_EVENT WM_USER + 101
if (WSAAsyncSelect(m_Socket, m_hWnd, WM_NETWORK_EVENT, FD_ACCEPT | FD_READ | FD_CLOSE)
== SOCKET_ERROR)
{
AfxMessageBox("注册网络事件失败！");
} |
(8) 处理网络事件。
afx_msg LRESULT OnNetworkEvent(WPARAM wParam, LPARAM lParam);
ON_MESSAGE(WM_NETWORK_EVEN, OnNetworkEvent)
LRESULT OnNetworkEvent(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam))
{
case FD_ACCEPT:
// 接受连接请求
break;
case FD_READ:
// 接收数据
break;
case FD_CLOSE:
// 断开连接
break;
}
return 0L;
} |
(9) 服务端接受连接请求。（采用上叙方法处理这里的网络事件，只是不需要处理FD_ACCEPT事件。）
#define WM_CLIENT_EVENT WM_USER + 102
SOCKET m_hClientSocket[MAX_BACKLOG];
SOCKADDR_IN m_saClientAddr[MAX_BACKLOG];
for (int i = 0; i < MAX_BACKLOG; i++)
{
ZeroMemory(&m_saClientAddr[i], sizeof(m_saClientAddr[i]));
m_hClientSocket[i] = INVALID_SOCKET;
}
BOOL Accept(void)
{
CString sClientIP;
int nLength = sizeof(SOCKADDR);
for (int i = 0; i < MAX_BACKLOG; i++)
{
if (m_hClientSocket[i] == INVALID_SOCKET)
{
m_hClientSocket[i] = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
m_hClientSocket[i] = accept(m_Socket, (LPSOCKADDR) &m_saClientAddr[i], (LPINT) &nLength);
WSAAsyncSelect(m_hClientSocket[i], m_hWnd, WM_CLIENT_EVENT, FD_READ | FD_CLOSE);
// 获取客户端IP
sClientIP.Format("%d.%d.%d.%d",
m_saClientAddr[i].sin_addr.S_un.S_un_b.s_b1,
m_saClientAddr[i].sin_addr.S_un.S_un_b.s_b2,
m_saClientAddr[i].sin_addr.S_un.S_un_b.s_b3,
m_saClientAddr[i].sin_addr.S_un.S_un_b.s_b4);
AfxMessageBox(sClientIP);
return TRUE;
}
}
AfxMessageBox("连接资源不足！");
return FALSE;
} |
(10) 客户端断开连接。
void ClientClose(WPARAM wParam)
{
for (int i = 0; i < MAX_BACKLOG; i++)
{
if (m_ClientSocket[i] == wParam)
{
closesocket(m_hClientSocket[i]);
m_hClientSocket[i] = INVALID_SOCKET;
}
}
} |
(11) 读取客户端数据。
BOOL ClientRead(WPARAM wParam)
{
int nBytesRead;
int nBufferLength;
int nEnd;
int nSpaceRemaining;
char chIncomingDataBuffer[4096];
nEnd = 0;
nBufferLength = sizeof(chIncomingDataBuffer);
nSpaceRemaining = sizeof(chIncomingDataBuffer);
nSpaceRemaining -= nEnd;
for (int i = 0; i < MAX_BACKLOG; i++)
{
if (m_hClientSocket[i] == wParam)
{
nBytesRead = recv(m_hClientSocket[i], (LPSTR) (chIncomingDataBuffer + nEnd), nSpaceRemaining, 0);
nEnd += nBytesRead;
if (nBytesRead == SOCKET_ERROR)
{
AfxMessageBox("读取数据出错!")
return FALSE;
}
chIncomingDataBuffer[nEnd] = '/0';
if (lstrlen(chIncomingDataBuffer) != 0)
{
AfxMessageBox(chIncomingDataBuffer);
}
}
}
return TRUE;
} |
(12) 读取服务端数据。
BOOL Read(void)
{
int nBytesRead;
int nBufferLength;
int nEnd;
int nSpaceRemaining;
char chIncomingDataBuffer[4096];
nEnd = 0;
nBufferLength = sizeof(chIncomingDataBuffer);
nSpaceRemaining = sizeof(chIncomingDataBuffer);
nSpaceRemaining -= nEnd;
nBytesRead = recv(m_Socket, (LPSTR) (chIncomingDataBuffer + nEnd), nSpaceRemaining, 0);
nEnd += nBytesRead;
if (nBytesRead == SOCKET_ERROR)
{
AfxMessageBox("读取数据出错!")
return FALSE;
}
chIncomingDataBuffer[nEnd] = '/0';
if (lstrlen(chIncomingDataBuffer) != 0)
{
AfxMessageBox(chIncomingDataBuffer);
}
return TRUE;
} |
(13) 发送数据。
BOOL Send(SOCKET Socket, CString sSendData)
{
if (Socket == INVALID_SOCKET)
{
AfxMessageBox("套接字不可用！");
return FALSE;
}
if (send(Socket, sSendData, sSendData.GetLength(), 0) == SOCKET_ERROR)
{
AfxMessageBox("发送数据失败！");
return FALSE;
}
return TRUE;
} |
(14) 关闭套接字。
if (m_Socket != INVALID_SOCKET)
{
closesocket(m_Socket);
}
m_Socket = INVALID_SOCKET;
WSACleanup();
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希望本文能够对网络编程的初学者有所帮助。文中没有把服务端和客户端彻底分开，有些代码是它们共有的部分，而有的代码则专属于服务端或客户端，阅读时请注意相应的文字说明。由于时间匆忙，文中给出的代码都没有经过调试，难免有错误和不足之处，敬请大家原谅，同时也真心希望您能指出和纠正。
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