Windows网络编程基础

Windows编程基础东软人才实训中心Copyright2010ByNeusoftGroup.Allrightsreserved本课程旨在向学员介绍：1）网络编程基础知识2）使用Socket编程时间：学时3教学方法：讲授+课上练习+课下作业第十章Windows网络编程基础计算机网络概述计算机网络模式TCP/IP协议Socket基础套接字数据结构字节顺序网络基本知识计算机网络概述计算机网络定义：把分布在不同地点的具有独立操作系统的计算机，利用通信线路物理地互连起来，按照网络协议相互通信，以共享软件、硬件和数据资源。其他外设打印机对等网络模式在对等网络模式中，相连的机器之间彼此处于同等地位，没有主从之分故又称为对等网络(PeertoPeernetwork)。它们能够相互共享资源，每台计算机都能以同样方式作用于对方。客户机/服务器网络模式客户机／服务器网络是一种基于服务器的网络，与对等网络相比，基于服务器的网络提供了更好的运行性能并且可靠性也有所提高。共享数据全部都集中存放在服务器上。客户机／服务器的一个典型应用就是数据库的应用计算机网络模式为了实现通信，需要分别编写客户端和服务器端的程序首先服务器启动服务程序，等待客户的服务请求。用户触发，客户端运行客户程序客户进程与服务器进程通信，传送数据(请求-应答)客户机/服务器网络模式客户机客户机服务器请求应答请求应答TCP/IP协议Windows的网络通信是建立在TCP/IP协议的基础上TCP/IP协议族包括一系列构成互联网基础结构的网络协议TCP/IP字面上代表两个重要的协议TCP:传输控制协议IP:网际协议TCP/IP模型与OSI模型应用层表示层传输层网络层数据链路层物理层会话层应用层传输层互联层网络接口层OSITCP/IP数据包的封装-TCP/IP模型应用层传输层互联层主机至网络层应用程序HTTP协议TCP协议IP协议网卡驱动以太网首部IP首部TCP首部HTTP首部用户数据以太网尾部IP首部TCP首部HTTP首部用户数据TCP首部HTTP首部用户数据HTTP首部用户数据用户数据使用协议封装的数据包套接字概念及位置套接字是一种网络编程接口，它可以理解为计算机与网络应用程序之间的接口,Windows的网络通信是建立在TCP/IP协议的基础上主机至网络层以太网令牌环帧中继ATM...互联层IPARPICMPIGMP传输层TCPUDP应用层套接字Sockets套接字是网络通信的端点在网络中，主机H1上的一个套接字端点（endpoint）可以和主机H2上的另一个套接字端点进行通信IP地址和端口号可以唯一确定一个套接字IP地址和端口IP地址：IP网络中每台主机都必须与一个惟一的IP地址IP地址是一个逻辑地址端口：端口号用以区别不同的应用，RFC1700规定了由IANA（因特网已分配数值权威机构）定义的端口列表，端口号分三段：周知端口：0～1023，由IANA分配和控制，对普通用户不可用经注册的端口：1024～49151，不受IANA控制，但由IANA登记并提供它们的使用情况清单动态或私用端口：49152～65535，IANA不管的端口,也称临时端口.理论上来说，我们编程能使用的端口值为1024～65535，周知端口的使用需要超级用户(root)权限Socket分类流式套接口(SOCK_STREAM)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，且按发送顺序接收。流式套接字是基于TCP协议实现的.数据报式套接字(SOCK_DGRAM)提供无连接服务。数据包以独立包形式发送，不提供无差错保证，数据可能丢失或重复原始套接字(SOCK_RAW)本课程旨在向学员介绍：1）网络编程基础知识2）使用Socket编程时间：学时3教学方法：讲授+课上练习+课下作业第十章Windows网络编程基础客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请求的方式。首先服务器方要先启动，并根据请求提供相应的服务回顾C/S模式客户机客户机服务器请求应答请求应答客户/服务器通信过程及函数(TCP)服务器socket()bind()listen()accept()recv()send()close()socket()connect()send()recv()close()阻塞，等待客户数据处理服务请求建立连接请求数据应答数据客户端WSAStartup()WSACleanup()WSAStartup()WSACleanup()SOCK_STREAMSOCK_STREAMWSAStartup函数利用套接字编程时，首先需加载套接字库，通过WSAStartup函数实现，该函数有两个功能功能1：加载套接字库功能2：进行套接字库的版本IntWSAStartup(WORDwVersionRequested,LPWSADATAlpWSAData);wVersionRequested:用来指定准备加载Winsock库的版本.高位字节指定所需要的WinSock库的副版本，低位字节则是主版本。lpWSAData:这是一个返回值，指向WSADATA结构的指针。WSADATA结构定义typedefstructWSAData{WORDwVersion;//winsock版本WORDwHighVersion;//高位版本charszDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];//未使用charszSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];//未使用unsignedshortiMaxSockets;//最多可打开socket包数unsignedshortiMaxUdpDg;//数据报最大长度charFAR*lpVendorInfo;//厂商信息}WSADATA,*LPWSADATA;socket函数SOCKETsocket(intaf,inttype,intprotocol);af:使用TCP/IP协议，该参数使用AF_INETtype:SOCK_STREAM:指定产生流式套接字SOCK_DGRAM:指定产生数据报套接字SOCK_RAM:原始套接口Ipv4protocol:协议选择，如果该参数为0，则系统会根据地址格式和套接字类别自动选择一个合适的协议如果成功，返回一个SOCKET类型的套接字描述符，如果失败，返回INVALID_SOCKET实例代码#include"winsock2.h"voidmain(){WSADATAwsaData;WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&wsaData);SOCKETsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);...}bind函数创建了套接字之后，需要将该套接字绑定到本地的某个地址和端口上，这需要通过bind函数实现intbind(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);这个函数接收三个参数：第一个参数(s)指定要绑定的套接字第二个参数name指定该套接字的本地地址信息。第三个参数指定该地址结构的长度套接字的数据结构-1通用的套接口地址结构structsockaddr{unsignedshortsa_family;/*地址家族,AF_xxx*/

charsa_data[14];/*14字节协议地址*/};sa_family：套接字的协议族地址类型，例如对于通常的TCP/IP协议(IPv4)，它的值是AF_INET;sa_data中存储着具体的协议地址，不同的协议族有不同的地址格式，sockaddr是一个通用型的结构。sa_data的存储内容往往是包含地址和端口信息，而仅使用一个变量，所以使用起来不太方便。sa_familysa_data214套接字的数据结构-2使用TCP/IP协议时，sockaddr结构的并列形式structsockaddr_in{shortintsin_family;/*通信类型*/unsignedshortintsin_port;/*端口,2bytes*/structin_addrsin_addr;/*Internet地址,4bytes*/unsignedcharsin_zero[8];/*填充的空白信息,这样就保持整个结构与sockaddr结构的长度相同*/};其中,in_addr结构定义如下:struct

in_addr

{unsignedlong

s_addr

;}/*s_addr必须是网络字节顺序

Network

Byte

Order*/sin_familysin_portsin_addrsin_zero2482两种结构的关系sockaddr只是一个抽象的概况形式，并不实用sockaddr_in更加结合了TCP/IP协议族的特点，易于使用，所以编程中常使用这个结构。但是：socket本身所封装的API都是支持sockaddr结构的，所以填充sockaddr_in结构需要强制转换成sockaddr结构，方可作为参数被socket的标准函数所使用。字节顺序主机字节顺序(HostByteOrder)低位在前，高位在后(little-endian)基于Intel芯片的机器采取这种存储方式网络字节顺序(NetworkByteOrder)高位在前，低位在后(big-endian)sockaddr_in的变量成员(端口和地址)都必须使用网络字节顺序66A1A166主机字节顺序网络字节顺序转换字节顺序的函数u_shorthtons(u_shorthostshort);u_shortntohs(u_shortnetshort);u_longhtonl(u_longhostlong);u_longntohl(u_longnetlong);h:hostbyteordern:networkbytorder前两个常用来转换端口的表示方式请注意：尽量使用这些函数转换，而不要自己根据机器而手工转换，因为那样会使得程序没有移植性！将IP地址转换为网络字节顺序unsignedlonginet_addr(constcharFAR*cp);转换IP地址到IN_ADDR结构地址，例如将“0”0A00A8C0charFAR*inet_ntoa(structin_addrin);转换IN_ADDR结构地址到IP地址,例如将0A00A8C0转化为“0”实例代码#include"winsock2.h"voidmain(){//加载套接字//创建socket

SOCKADDR_INaddrSrc;addrSrc.sin_family=AF_INET;addrSrc.sin_port=htons(3000);addrSrc.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);bind(sock,(SOCKADDR*)&addrSrc,sizeof(SOCKADDR));}listen函数intlisten(SOCKETs,intbacklog);第一个参数为套接字描述符第二个参数为等待队列的最大长度实例代码：listen(sock,5);accept函数SOCKETaccept(SOCKETs,structsockaddrFAR*addr,intFAR*addrlen);第一个参数s为套接字描述符,该套接字已经通过listen函数将其设置为监听状态第二个参数addr为是一个指向缓冲区的指针，该缓冲区用来接收连接实体的地址。第三个参数addrlen是一个返回值，指向一个整形指针，返回包含地址信息的长度实例代码//socket,bind,listen相关处理

intlen=sizeof(SOCKADDR_IN);SOCKADDR_INaddrClient;SOCKETsockClient;SOCKETnumSock;intindex=0;charbuf[120];

sockClient=accept(sock,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);if(INVALID_SOCKET!=sockClient){

numSock=sockClient;}send/recv函数intsend(SOCKETs,constcharFAR*buff,intlen,intflags);第一个参数s为已建立连接的套接字第二个参数buff指向一个缓冲区。第三个参数len是缓冲区的长度第四个参数设定的值将影响函数的行为，通常设置为0intrecv(SOCKETs,charFAR*buf,intlen,intflags);第一个参数是建立连接之后准备接收数据的套接字第二个参数指向一个缓冲区的指针，用于保存接收的数据第三个参数为缓冲区的长度第四个参数为与send类似实例代码//…

sockClient=accept(sock,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);

numSock=sockClient;

strcpy(buf,"hellotheworld");send(numSock,buf,strlen(buf)+1,0);close函数intclosesocket(SOCKET);关闭socket客户端相关函数-connectintconnect(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);第一个参数s是即将在其上建立连接的套接字第二个参数name设定连接服务器端的