Winsock基础编程
Winsock基础编程
Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作“套接字”，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电， 有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。
1 基于TCP
它是面向连接的，稳定的网络通信。它的通信流程如下所示：
<1>TCP 连接建立
TCP连接的建立需要经过三次握手，所谓的三次握手如下所示：
- 客户端向服务器发送一个SYN J
- 服务器向客户端响应一个SYN K，并对SYN J进行确认ACK J+1
- 客户端再想服务器发一个确认ACK K+1
通俗的讲就是：
A：B，我想连接你
B：A，我看到了，你连接吧
A：那我连了
B：等待接受。。。
<2>TCP连接终止
TCP连接的终止需要下面四次挥手。
- 某个应用进程首先调用close主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M；
- 另一端接收到FIN M之后，执行被动关闭，对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据；
- 一段时间之后，接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N；
- 接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。
通俗的讲就是：
A：我要关了啊
B：你要关吗？
B：这么长时间没反应，那我要关了。
A：看到你要关了
B：关闭
<3>TCP稳定性的保证
它采用的是确认重传机制，没发送一个消息它都会启动一个定时器，观察一定时间内有没有收到对方的确认信息，如果收到就算了，没收到它就以为消息没发过去然后就会重新发送。正是由于这种确认重传机制导致了TCP通信的效率没UDP高。
2 基于UDP
它是提供面向无连接的，不可靠的通信协议。它的通信过程如下图所示：
3 相关函数介绍
<1>WSAStartup函数
intPASCAL FAR WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData);
wVersionRequested：用来指定加载Winsock库的版本，低位字节代表主版本号，高位字节代表副版本号。通常用MAKEWORD(x,y)表示版本号，其中x表示高位自己，y表示低位字节。
lpWSAData：返回的指向WSADATA结构体的指针，这个结构体里面包含着主要关于版本号的信息。
返回值：
成功：返回0。
失败：
WSASYSNOTREADY：表示网络设备没有准备好。
WSAVERNOTSUPPORTTED：Winsock的版本信息号不支持。
WSAEINPROGRESS：一个阻塞式的Winsock1.1存在于进程中。
WSAEPROCLIM：已经达到Winsock的使用量的上限。
WSAEFAULT：lpWSAData不是一个有效的指针。
注意：
这个函数winsock的初始化函数，如果它失败那么后面的所有相关Winsock的都不会被执行。
<2>socket函数
SOCKETsocket(int af, int type, int proctocol);
这个socket有点类似句柄，或者文件指针。
af：address family（地址族），一般都填AF_INIT，表示是在Internet上的Socket；
type：Socket的类型，当采用流连接方式时用SOCK_STREAM,用数据报文方式时用
SOCK_DGRAM。
proctocol：一般都为0，表示对2种类型的Socket分别采用缺省的TCP和UDP传输协议。
<3>bind函数
int bind(SOCKET s, const sockaddr* name, intnamelen);
这个函数的作用是把socket绑定到指定的IP地址以及端口。
s：要绑定的socket
name：指向sockaddr*的结构体指针。结构体如下所示：
struct sockaddr
{
u_shortsa_family;
char sa_data[14];
};
但是通常在Winsock中用sockaddr_in结构体代替这个结构体，它如下所示：
struct sockaddr_in
{
short sin_family;
unsigned short sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero[8];
};
其中in_addr是这样一个结构体
struct in_addr {
union {
struct{ UCHAR s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
struct{ USHORT s_w1,s_w2; } S_un_w;
ULONG S_addr;
} S_un;
}
我们可以看到这个结构体里面就有一个union，字节长度是4个字节。可以利用这个结构方便的将点分十进制格式的IP地址转换成u_long类型，并且将结果赋予S_addr。
namelen: name所指向的结构体的长度
注意：
端口号的范围是0-65536，但是1024一下的端口都被预占，所以在指定端口号的要在其上面。
另外，in_addr和sockaddr结构体的字节长度相等。
<4>listen函数
int listen(SOCKET s, int backlog);
s: 启动监听的socket
backlog：等待连接队伍的最大长度，一般设置为1-5
<5>accept函数
SOCKET accept(SOCKET s, sockaddr* addr, int* addrlen);
s：监听状态的套接字
addr：保存客户端的信息，ip，端口号等
addrlen:地址信息的长度，这也是个返回值
注意：
当调用accept函数的时候，程序就会等待客户端调用connect函数发生连接。
<6>connect函数
Int connect(SOCKET s,const sockaddr*name,int namelen);
s：连接的套接字
addr：欲要连接的地址
addrlen:地址信息的长度
<7>send/recv函数
int send(SOCKET s,const char* buf,int len,int flags);
int recv(SOCKET s,const char* buf,int len,int flags);
s:发送信息的socket
buf：发送/接受 数据的缓冲区
len：发送/接受 信息的长度
flags：影响函数行为的值，一般设置为0
注意：
发送的长度一般要根据具体的字节长度来指定，接受的长度则是整个缓冲区的长度。
<8>sendto/recvfrom 函数
int recvfrom(SOCKET s, char* buf, int len,int flags, struct sockaddr* from, int* fromlen);
int sento(SOCKET s, char* buf, int len ,int flags , struct sockaddr* to , int tolen);
s：己方的socket
buf：缓冲区
len：缓冲区长度
flags：一般设置为0，是个影响函数行为的参数
from/to：返回值，表示对方的地址信息 / 输入的对方地址信息
fromlen/tolen：返回值，表示对方地址信息的长度 / 输入的对方地址信息长度
<9> closesocket函数
int closesocket(socket s);
关闭一个socket。
UDP的示例程序：
//server
#include <WinSock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
interr;
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) );
charrecvBuf[100];
charsendBuf[100];
chartempBuf[200];
SOCKADDR_IN addrClient;
int len= sizeof(SOCKADDR);
while(1)
{
recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
if('q' == recvBuf[0])
{
sendto(sockSrv,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);
printf("chat end");
}
sprintf(tempBuf,"%s say : %s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf);
printf("%s\n",tempBuf);
printf("please input data:\n");
gets(sendBuf);
sendto(sockSrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);
}
closesocket(sockSrv);
WSACleanup();
}
//client
#include <WinSock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
interr;
wVersionRequested = MAKEWORD(1,1);
err =WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
if(err!= 0)
{
printf("WSAStartup failed\n");
return;
}
if(LOBYTE(wsaData.wVersion)!= 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1)
{
WSACleanup();
return;
}
SOCKET sockClient =socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
SOCKADDR_IN addrServer;
addrServer.sin_addr.S_un.S_addr =inet_addr("127.0.0.1");
addrServer.sin_family = AF_INET;
addrServer.sin_port = htons(6000);
charrecvBuf[100];
charsendBuf[100];
chartempBuf[200];
int len= sizeof(SOCKADDR);
while(1)
{
printf("please input data\n");
gets(sendBuf);
sendto(sockClient,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrServer,len);
recvfrom(sockClient,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrServer,&len);
if('q' == recvBuf[0])
{
sendto(sockClient,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrServer,len);
printf("chat end\n");
break;
}
sprintf(tempBuf,"%s say :%s",inet_ntoa(addrServer.sin_addr),recvBuf);
printf("%s\n",tempBuf);
}
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}