[windows网络编程]tcp/udp编程初步详解

       如你所知,简单的网络编程就是称为客户端和服务器的两台主机进行通信。显然通信双方要有一个统一的标识,电话机的比方就很好。这个标识不仅仅是IP地址或者端口号,我们可以将二者结合起来。称之为套接字,socket。在网络编程中socket无疑是关键的部分,因此网络编程也常常被叫做socket编程。

       叫什么不重要,重要的是原理。本文的目的也正是这样,我们试图搞懂它。

       为了减少篇幅,关于协议,TCP,UDP,ISO七层模型等,这些基础知识这里就不做说明了。我们采用的是客户/服务器的模式。又客户对服务器做出通信请求,而服务器对其响应。另外本文的所有程序都可以在vc6.0中实现。

       首先我们先大体文字介绍一下双方的通信流程。比如服务器端:

       1,打开通信通道并告知本地主机,服务器端可在某一地址和端口接收客户端请求。

       2,等待客户请求到达该端口。

       3,接收到重复的服务请求,处理并发送应答信号。如果是并发的请求,那么就启动一个新进程。服务完成后,关闭此进程与客户的通信链路,并终止。

       4,返回第二步,也就是继续等待新的请求

       5,关闭服务器

      客户端所做的要更为简单

       1,打开一个通信通道,并连接到服务器所在主机的特定端口

       2,向服务器端发送请求报文,等待并接受应答,然后可继续提出请求  

       3,通信结束,关闭通信通道并终止

       为了更接近程序实现,可以吧流程简化一下。当然TCP和UDP的实现方法略有不同。事实上windows socket程序只是在伯克利的基础上加了一下异步函数,和符合wondows消息驱动特性的网络事件异步选择机制。根据TCP和UDP的协议远离的区别,可以分为流式套接字(SOCK_STREAM)和数据包套接字(SOCK_DGRAM)

       流式套接字服务器端可分为七步

       1,创建套接字(socket函数)

       2,将套接字绑定到指定端口上(bind函数)

       3,将套接字设定为监听模式,准备接受客户请求(listen函数)

       4,等待客户请求的到来,当请求到来后接收连接请求,返回一个新的对应于此连接的套接字(accept函数)

       5,用返回的套接字和客户进行通信(send/recv函数)

       6,返回,等待一个新的客户请求

       7,关闭套接字(closesocket函数)

       客户端程序可分为四步

        1,创建套接字

        2,向服务器发出链接请求(connect函数)

        3, 和服务器进行通信(send/recv函数)

        4, 关闭套接字

        基于UDP的套接字服务器端稍有不同,创建,绑定,接收,关闭即可因为是无连接的少去了监听和等待的步骤。同样在客户端也少去了请求连接的过程。

        TCP代码实现:首先要建两个工程,不妨设为tcpsrv和tcpclient,分别为客户端和服务器端

        tcpsrv.cpp

       

/*第一步:加载套接字库 WSAstartup函数,另外也可对套接字库进行版本协商,两个参数,wVersionRequested指定请求的版本号,需要注意的是高字节指定副版本,低字节指定主版本。第二个参数是一个指向wsadata的指针,WSAStartup用其加载的库版本有关的信息填在这个结构中,接收windows socket */

    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量

    WSADATA wsaData;

    int err;

    

    wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );

    

    err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

    if ( err != 0 ) {

        return;

    }

    if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 

        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

        WSACleanup( );//终止对winsock库的使用

        return; 

    }





/* 1.创建套接字,socket函数,返回一个套接字的描述符,三个参数,一个参数af指定地址族,第二个参数指定套接字的类型也就是TCP或UDP,第三个参数是与特定的地址家族相关的协议,如果指定为0,那么他就根据地址格式和套接字的类别, 自动为你设置一个合适的协议 如果该函数调用成功,他将返回一个新的SOCKET数据类型的套接字描述符。如果失败则返回一个 INVALID_SOCKET错误信息通过WSAGetLastID_SOCKET函数返回。  */

      



      SOCKET socksrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);



/*2.绑定套接字函数bind,接收三个参数,第一个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,是一个指向sockaddr

结构的指针变量,由于地址结构是为所有地址家族准备的,这个结构可能随所拥有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,显然要事先定义sockaddr结构体。

另外,因为实际要求的是内存区,所以对于不同的协议家族,用不同的结构来替换。常用的两个函数

inet_addr(),将点十进制的IP地址转换为适合分配给s_addr的u_long类型的数值

inet_ntoa()函数起相反的作用*/



      SOCKADDR_IN addrsrv;

      addrsrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY)

      addrsrv.sin_family=AF_INET;

      addrsrv.sin_port=htons(6000);

      bind(socksrv,(SOCKADDR*)&addrsrv,sizeof(SOCKADDR));



    

//4.将套接字设置为监听模式listen函数,第一个参数指定套机字,第二个参数设置等待连接队列的长度,此处设为5

      listen(socaksrv,5);



/*5.设置循环,不断地连接请求的到来,

   首先定义一个地址结构体变量来接受客户的地质结构信息。然后定一个整形变量存储地址长度,为防止调用失败设置一个初始值



*/





     SOCKADDR_IN addrClient;

     int len=sizeof(SOCKADDR);



/*

    6.在while循环中,用一个函数来等待客户的连接到来并接受客户的连接请求。accept函数,成功后会返回一个新的连接套接字的描述符,而原来的套接字则继续监听客户的连接请求



*/



     while(1)

   {

        SOCKET sockConn=accept(socksrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);



       /*7.进行通信,向客户端发送数据,send函数



       */

        char sendBuf[100];

        sprintf(sendBuf,"welcome %s to MFC",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));//ip地址

        send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);

        /*8.同时可以从客户端接受数据用recv函数*/

         

        

        char recvBuf[100];

        recv(sockConn,recvBuf,100,0);

        printf("%s\n",recvBuf);//打印接收到的数据





        //9.关闭套接字





          closesocket(sockConn);

      



   }



     

 

         相应的客户端程序,tcpclient.cpp

          

void main()

{

    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量

    WSADATA wsaData;

    int err;

    wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );

    err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

    if ( err != 0 ) {

        return;

    }                                     

    if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||

        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

        WSACleanup( );

        return; 

    }



      //第一步创建套接字





       SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

    //第二步,因为客户端不需要绑定,可直接去连接服务器端, //connect函数

        

        SOCKADDR_IN addrsrv;

        addrsrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1")

        //127.0.0.1因为只在本机测试,故此处用本机的IP地址

        addrsrv.addr_family=AF_INET;

        addrsrv.addr_port=htons(6000);

        connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrsrv,sizeof(SOCKADDR));







       //第三步接收数据





       char recvBuf[100];

       recv(sockClient,recvBuf,100,0);

       printf("%s\n",recvBuf);//将接受到的数据打印出来

       send(sockClient,"this is client",strlen("this is client")+1,0);





        //第四步 关闭套接字

        closesocket(sockClient);



        WSAClenup();

}

 

          UDP的相对来说比较简单

          客户端:

void main()

{

    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量

    WSADATA wsaData;

    int err;

    wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );

    err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

    if ( err != 0 ) {

        return;

    }

                                         

    if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||

        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

        WSACleanup( );

        return; 

    }

    



    //第一步同样是新建套接字

    SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

    //第二步直接发送数据 用sendto函数

    /*

    int sendto(  

    SOCKET s,                          

    const char FAR *buf,            

    int len,                           

    int flags,                       

    const struct sockaddr FAR *to,  设定目的套接字的地址结构体信息  

    int tolen        地址结构体长度                );

    

    

    */

    SOCKADDR_IN addrsrv;

    addrsrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");

    addrsrv.sin_family=AF_INET;

    addrsrv.sin_port=htons(6000);







    sendto(sockClient,"hello",strlen("hello")+1,0,

        (SOCKADDR*)&addrsrv,sizeof(SOCKADDR));

    closesocket(sockClient);

    WSACleanup();





}

      

 

       服务器端:

        

void main()

{

    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量

    WSADATA wsaData;

    int err;

    wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );

    err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

    if ( err != 0 ) {

        return;

    }

                                         

    if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||

        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

        WSACleanup( );

        return; 

    }

    









     //第一步同样的创建套接字

    SOCKET socksrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

    SOCKADDR_IN addrsrv;

    addrsrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);

    addrsrv.sin_family=AF_INET;

    addrsrv.sin_port=htons(6000);



    //绑定套接字

    bind(socksrv,(SOCKADDR*)&addrsrv,sizeof(SOCKADDR));

    /*接收数据 此处与TCP不同

    int recvfrom(  

    SOCKET s,                     

    char FAR* buf,  接收数据的buf            

    int len,                     长度 

    int flags,                  0

    struct sockaddr FAR *from,   地址结构体指针,表明是一个返回izhi 

    int FAR *fromlen      设置初始值,并且有返回值      );

    

    

    

    首先定义地址结构的变量    

    */

    SOCKADDR_IN addrClient;

    int len=sizeof(SOCKADDR);

    char recvBuf[100];





    recvfrom(socksrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);

    printf("%s \n",recvBuf);

    closesocket(socksrv);

    WSACleanup();





}

       另外加贴一个具有聊天功能的小程序,udp实现

       服务器端:

       

void main()

{

    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量

    WSADATA wsaData;

    int err;

    wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );

    err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

    if ( err != 0 ) {

        return;

    }

                                         

    if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||

        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

        WSACleanup( );

        return; 

    }





    SOCKET socksrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

    SOCKADDR_IN addrsrv;

    addrsrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);

    addrsrv.sin_family=AF_INET;

    addrsrv.sin_port=htons(6000);



    bind(socksrv,(SOCKADDR*)&addrsrv,sizeof(SOCKADDR));

    

    char recvBuf[100];

    char sendBuf[100];

    char tempBuf[200];





    SOCKADDR_IN addrClient;



    int len=sizeof(SOCKADDR);

    while(1)

    {

        recvfrom(socksrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);

        if('q'==recvBuf[0])//判断如果第一个字符是Q则退出

        {

            sendto(socksrv,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);

            printf("chat end !\n");

            break;

        }

        sprintf(tempBuf,"%s say:%s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf);

        //如果不是Q则将客户端的IP地址和发送的数据格式化完放到tempBUf中

        printf("%s\n",tempBuf);

        printf("please input data:\n");

        //等待用户输入

        gets(sendBuf);//从标准输入流中获取一行数据

        sendto(socksrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);

        //将用户输入的数据发送到客户端

    }

     closesocket(socksrv);

     WSACleanup();





}

 

       客户端:

         

void main()

{

    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量

    WSADATA wsaData;

    int err;

    wVersionRequested = MAKEWORD( 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_DGRAM,0);

    SOCKADDR_IN addrsrv;

    addrsrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");

    addrsrv.sin_family=AF_INET;

    addrsrv.sin_port=htons(6000);





    char recvBuf[100];

    char sendBuf[100];

    char tempBuf[200];





    int len=sizeof(SOCKADDR);

    while(1)

    {

        printf("please input data:\n");

        gets(sendBuf);

        sendto(sockClient,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,

            (SOCKADDR*)&addrsrv,len);





        //等待服务器端的回应

        recvfrom(sockClient,recvBuf,100,0,

            (SOCKADDR*)&addrsrv,&len);

        if('q'==recvBuf[0])

        {

            sendto(sockClient,"q",strlen("q")+1,0,

                (SOCKADDR*)&addrsrv,len);

            printf("chat end!\n");

            break;

        

        

        

        }

        sprintf(tempBuf,"%s say :%s",inet_ntoa(addrsrv.sin_addr),recvBuf);

        printf("%s\n",tempBuf);

    

    

    

    

    }

     closesocket(sockClient);

     WSACleanup();

}

 

         

 

 

 

 

 

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