网络课上布置了如下的一道作业:
实验目的:通过使用Socket API,加深对TCP和UDP Socket 的认识.
实验要求:通过tcp连接指定服务器(ip:202.114.18.190;端口号:8888。发送自己的学号和姓名到服务器.服务器会返回一个随机字符串,然后通过UDP提交获取到的字符串,完成作业。
实验代码如下:
#include <WinSock2.h> #include <WS2tcpip.h> #include <iostream> using namespace std; #define _MagicNumberT 0xFFFE3141//tcp标识 #define _MagicNumberU 0xFFEF3141// udp标识 #define _SNDID_Len 32 #define _PostData_Len 256 typedef struct _A1_Packet { DWORD magicnum; unsigned char SNSID[_SNDID_Len];//学号 unsigned char PostData[_PostData_Len];//姓名 }; int main() { WSADATA wsaData;//库版本的有关信息填在WSADATA结构中 int Ret; // Initialize Winsock version 2.2 if ((Ret = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData)) != 0)//指定准备加载的WinSock库的版本 { printf("WSAStartup failed with error %d\n", Ret); return 1; } int TCPSocket,UDPSocket; // socklen_t clilen; int clilen; TCPSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); struct sockaddr_in server; server.sin_family = AF_INET; server.sin_port = htons(8888); server.sin_addr.s_addr = inet_addr("202.114.18.190"); connect(TCPSocket, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)); _A1_Packet pkgBuffer; pkgBuffer.magicnum = _MagicNumberT; strcpy((char *)pkgBuffer.SNSID,"M201272621");//填入学号 strcpy((char *)pkgBuffer.PostData,"heshuang");//填入姓名 send(TCPSocket, (char *)&pkgBuffer, sizeof(pkgBuffer), 0); recv(TCPSocket, (char *)&pkgBuffer, sizeof(pkgBuffer), 0); cout<<"TCP连接结束后:\n pkgBuffer.PostData值:"<<pkgBuffer.PostData<<" \n pkgBuffer.SNSID值:"<<pkgBuffer.SNSID<<endl; //udp部分 pkgBuffer.magicnum = _MagicNumberU; UDPSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); clilen = sizeof(server); sendto(UDPSocket,(char *)&pkgBuffer, sizeof(pkgBuffer),0,(struct sockaddr *)&server,sizeof(server)); recvfrom(UDPSocket,(char *)&pkgBuffer, sizeof(pkgBuffer),0,(struct sockaddr *)&server,&clilen); cout<<"UDP连接结束后:\n pkgBuffer.PostData值:"<<pkgBuffer.PostData<<" \n pkgBuffer.SNSID值:"<<pkgBuffer.SNSID<<endl; if (WSACleanup() == SOCKET_ERROR) { printf("WSACleanup failed with error %d\n", WSAGetLastError()); } return 0; }
为了能够方便的开发网络应用软件,由美国伯克利大学在UNIX上推出了一种应用程序访问通信协议的操作系统调用套接字(socket)。socket的出现,使程序员可以很方便地访问TCP/IP,从而开发各种网络应用的程序。随着UNIX的应用推广,套接字在编写网络软件中得到了极大的普及。后来套接字又被引进Windows等操作系统,成为开发网络应用程序的非常有效快捷的工具。
WSAStartup函数分析:
WSAStartup有两个功能:一是加载套接字库,一是进行套接字库的版本协商。
int WSAStartup( WORD wVersionRequested,//用来指定准备加载的Winsock库的版本。高位字节用来指定所需要的Winsock库的副版本,而低位字节则是主版本。可以利用MAKENODE宏方便地获得wVersionRuquest的正确值 LPWSADATA lpWSAData//这是一个返回值,指向WSADATA结构的指针,WSAStartup函数用其加载的库版本有关的信息填在这个结构中 );
对于每一个WSAStartup函数的成功调用(即成功加载Winsock动态库后),在最后都对应一个WSACleanUp调用,以便释放为该应用程序分配的资源,终止对Winsock动态库的使用。
socket函数分析:
socket函数是用来创建套接字的,如果socket调用成功,它就会返回一个新的SOCKET数据类型的套接字描述符;如果调用失败,这个函数就会返回一个INVALID_SOCKET值,错误信息可以通过WSAGetLastError函数返回。
SOCKET socket( int af, //指定地址族,对于TCP/IP协议的套接字,它只能是AF_INET int type, //指定socket类型,有三种类型(SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW) int protocol //与特定地址家族相关的协议 );SOCK_STREAM(流式套接字):
提供面向连接、可靠的数据传输服务,数据无差错、无重复的发送,且按发送顺序接受。流式套接字实际上是基于TCP协议实现的。
SOCK_DGRAM(数据报式套接字):
提供无连接服务。数据包以独立包形式发送,不提供无错保证,数据可能丢失或重复,并且接受顺醋混乱。数据报式套接字实际上是基于UDP协议实现的。
SOCK_RAW(原始套接字):允许对较低层次的协议直接访问,比如IP、 ICMP协议,它常用于检验新的协议实现,或者访问现有服务中配置的新设备,因为SOCK_RAW 可以自如地控制Windows下的多种协议,能够对网络底层的传输机制进行控制,所以可以应用原始套接字来操纵网络层和传输层应用。比如,我们可以通过SOCK_RAW 来接收发向本机的ICMP、IGMP协议包,或者接收TCP/IP栈不能够处理的IP包,也可以用来发送一些自定包头或自定协议的IP包。网络监听技术很大程度上依赖于SOCK_RAW。
sockaddr和sockaddr_in结构体分析:
struct sockaddr { u_short sa_family; //指定地址族,对于TCP/IP协议的套接字,必须设置为AF_INET char sa_data[14]; //仅仅表示要求一块内存分配区,起到占位的作用,该区域中指定与协议相关的具体地址信息 };在基于TCP/IP的socket编程过程中,可以用sockaddr_in结构替换sockaddr,以方便我们填写地址信息。
struct sockaddr_in { short sin_family; //表示地址族 u_short sin_port; //指定的将要分配给套接字的端口 struct in_addr sin_addr; //套接字的主机IP地址 char sin_zero[8]; //只是一个填充数,以使sockaddr_in和sockaddr结构的长度一样 };另外,sockaddr_in结构中sin_addr成员的类型是in_addr,该结构的定义如下:
struct in_addr { union { struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b; struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w; u_long S_addr; } S_un;可以看到,in_addr结构实际上是一个联合,通常利用这个 结构将一个点分十进制格式的IP地址转换为u_long类型,并将结果赋给成员S_addr。
htons函数分析:
Windows Sockets的htons函数将把一个u_short类型的值从主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序。
u_short htons(u_short hostshort); //该函数只有一个参数,是一个以主机字节顺序表示的16位数值
不同的计算机存放多字节值的顺序不同,有的机器在起始地址存放低字节,有的在起始地址存放高字节。基于Intel的CPU,即我们常用的PC机采用的是地位先存。为保证数据的正确性,在网络协议中需要制定网络字节顺序。TCP/IP协议使用16为整数和32位整数的高位先存格式。由于不同的计算机存放数据的字节顺序不同,这样发送方发送数据后,即使接受方接受到该数据,也有可能无法查看所接受到的数据,所以在网络中不同的主机间进行通信时,需要统一采用网络字节顺序。
inet_addr函数:
将IP地址指定为INADDR_ANY,允许套接字向任何分配给本地机器的IP地址发送或接受数据。多数情况下,每个机器只有一个IP地址,但有的机器可能会有多个网卡,每个网卡都有自己的IP地址,用INADDR_ANY可以简化应用程序的编写。将地址指定为INADDR_ANY。将允许一个独立应用接受发自多个接口的回应。如果我们只想让套接字使用多个IP地址中的一个地址,就必须指定实际地址,要做到这一点,可以用inet_addr函数来实现。
unsigned long inet_addr(const char FAR * cp);该函数需要一个字符串作为其参数,该字符串指定了以点分十进制格式表示的IP地址。而且该函数会返回一个适合分配给S_addr的u_long类型的数值。
connect函数分析:
Windows Sockets的connect函数将与一个特定的套接字建立连接
int connect( SOCKET s, //将在其上建立连接的套接字 const struct sockaddr FAR * name, //设定连接的服务器端得地址信息 int namelen //指定服务器端地址的长度 );
用于TCP协议的send和recv函数:
send函数通过一个已建立连接的套接字发送数据
int send( SOCKET s, //以建立连接的套接字 const char FAR * buf, //指向一个缓冲区,该缓冲区包含将要传递的数据 int len, //缓冲区的长度 int flags //该值将会影响函数的行为,一般将其设置为0即可 );
recv函数从一个已连接的套接字接受数据
int recv( SOCKET s, //建立连接之后准备接受数据的那个套接字 char FAR * buf, //一个指向缓冲区的指针,用来保存接受的数据 int len, //缓冲区的长度 int flags //与send的第四个参数一样 );
sendto函数向一个特定的目的方发送数据
int sendto( SOCKET s, //是一个可能已建立连接的套接字 const char FAR * buf, //是一个指向缓冲区的指针,该缓冲区包含将要发送的数据 int len, //指定缓冲区中数据的长度 int flags, //与上面的一样 const struct sockaddr FAR * to, //是一个可选的指针,指定目标套接字的地址 int tolen //参数to中指定的地址的长度 );
int recvfrom( SOCKET s, //准备接收数据的套接字 char FAR * buf, //是一个指向缓冲区的指针,该缓冲区用来接收数据 int len, //缓冲区的长度 int flags,//与上面一样 struct sockaddr FAR * from,//是一个指向地址结构体的指针,主要是用来接收发送数据方的地址信息 int FAR * fromlen //是一个整型的指针,并且它是一个in/out类型的参数,表明在调用前需要给它指定一个初始值,当函数调用之后,会通过这个参数返回一个值,该返回值是地址结构的大小 );