| 80年代初，美國政府的高級研究工程機構（ARPA）給加利福尼亞大學Berkeley分校提供了資金，為實現UNIX操作系統下的TCP/IP協議而開發了一個API（Application Programming Interface），稱為Socket接口（套接字）。Socket接口是TCP/IP網絡最為通用的API。 90年代初，由Microsoft聯合了其他幾家公司共同制定了一套Windows下的網絡編程接口，即Windows Sockets規范。Windows Sockets規范是一套開放的、支持多種協議的Windows網絡編程接口，并已成為Windows網絡編程的事實上的標準。目前，在實際應用中的Windows Sockets規范主要有1.1版和2.0版。2.0版可以支持多協議，有良好的向后兼容性，任何使用1.1版的源代碼，二進制文件，應用程序都可以不加修改在2.0規范下使用。 Socket實際上在計算機中提供了一個通信端口，可以通過這個端口與任何一個具有Socket接口的計算機通信。應用程序在網絡上傳輸/接收的信息都通過這個Socket接口來實現的。在應用開發中可以像使用文件句柄一樣來對Socket句柄進行讀/寫操作。目前可以使用兩種套接口，即流式套接字（SOCK_STREAM）和數據報套接字（SOCK_DGRAM）。流式套接字提供了一個面向連接的、可靠的、數據無錯的、無重復發送的及按發送順序接收數據的服務；數據報套接字提供不可靠的、無連接的數據報傳輸服務。 套接字可分為阻塞套接字和非阻塞套接字。阻塞套接字是指執行此套接字的網絡調用時，直到成功才返回，否則一直阻塞在此網絡調用上；而非阻塞套接字是指執行此套接字的網絡調用時，不管是否執行成功，都立即返回。實際上非阻塞套接字是用得最多的。 C/S模型，即客戶機/服務器模型，是一種非對稱式編程模式。對于這種模式而言，其中一部分需要作為服務端，用來響應并為客戶提供固定的服務；另一部分則作為客戶端用來向服務端提出請求或要求某種服務。在實際應用中，程序可以同時包含客戶端和服務端。 Microsoft Visual C++提供了十分完整的Windows Sockets庫函數，并且對這些庫函數進行了一系列封裝，繼而產生了CAsynSocket、CSocket、CSocketFile等類，它們封裝著有關Socket的各種功能，使網絡編程變得更加簡單。但是為了更好理解Winsock的通信原理，這里將介紹怎樣使用底層的API函數來實現網絡通訊。 面向連接協議的通信過程如下：服務端和客戶端都必須建立通信套接字，而服務端套接字應先進入監聽狀態，然后客戶端套接字發出連接請求，服務端套接字收到連接請求后，建立一個新套接字與客戶端套接字進行通信，原來負責監聽的套接字仍進行監聽，如果再收到其它客戶端套接字的連接請求，則再建立一個新套接字與之通信。通信完畢后斷開連接，關閉相應套接字。 (1) 初始化通信端口。可以在程序向導中添加Windows Sockets支持，或者直接添加代碼： | #include <afxsock.h>
if (!AfxSocketInit())
{
????AfxMessageBox("Windows 通信端口初始化失敗！");
} |
(2) 初始化Windows Sockets DLL。目前Winsock有兩個版本，版本號分別為1.1和2.2，對應參數為0x101和0x202。 | WSADATA wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(1,1), &wsaData) != 0)
{
????AfxMessageBox("加載Windows Sockets DLL失敗！");
????WSACleanup();
} |
(3) 創建流式套接字。 | 套接字族： | | ? | AF_UNIX： | UNIX內部協議族 | | AF_INET： | Iternet協議 | | AF_NS： | XeroxNs協議 | | AF_IMPLINK： | IMP鏈接層 |
| | 套接字類型: | | ? | SOCK_STREAM： | 流式套接字 | | SOCK_DGRAM： | 數據報套接字 | | SOCK_RAW： | 原始套接字 | | SOCK_SEQPACKET： | 定序分組套接字 |
| | ? |
| SOCKET m_Socket;
m_Socket = INVALID_SOCKET;
if ((m_Socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == INVALID_SOCKET)
{
????AfxMessageBox("創建套接字失敗！");
} |
(4) 服務端綁定端口。端口號范圍：1024到65535，低于1024的端口對應著因特網上的一些常見服務。 struct sockaddr {
????u_short sa_family;???????????????// 地址族地址族 address family
????address family char sa_data[14]; // 14字節的協議地址 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;????????// 端口號
????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; 字節順序轉換函數：
????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; ???????????????// 端口號
ZeroMemory(&m_saAddr, sizeof(m_saAddr));
m_saAddr.sin_family ?????= AF_INET;
m_saAddr.sin_port ???????= htons(m_nPort); ?// 如果此值為0，系統將隨機選擇一個未被使用的端口號
m_saAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; ?????// 填入本機IP地址
if (bind(m_Socket, (LPSOCKADDR) &m_saAddr, sizeof(m_saAddr)) == SOCKET_ERROR)
{
????AfxMessageBox("綁定端口失敗！");
} |
(5) 服務端監聽端口。 | #define MAX_BACKLOG 5
if (listen(m_Socket, MAX_BACKLOG) == SOCKET_ERROR)
{
????AfxMessageBox("監聽失敗！");
} |
(6) 客戶端請求連接。 | DWORD m_dwServerIP;
char m_sServerIP[] = "127.0.0.1"; // 主機IP地址
u_short m_nServerPort = 20048; ???// 主機端口號
if ((m_dwServerIP = inet_addr(m_sServerIP)) == INADDR_NONE)
{
????AfxMessageBox("無法獲取主機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("連接服務器失敗!");
} |
(7) 注冊網絡事件。 | 網絡事件定義： | | ? | FD_READ： | 網絡數據包到達 | | FD_WRITE： | 發送網絡數據 | | FD_OOB： | OOB數據到達 | | FD_ACCEPT： | 收到連接請求 | | FD_CONNECT： | 已建立連接 | | FD_CLOSE： | 斷開連接 | | FD_QOS： | 服務質量(QoS)發生變化 | | FD_GROUP_QOS： | 保留事件 | | FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE： | 指定地址的路由接口發生變化 | | FD_ADDRESS_LIST_CHANGE： | 本地地址變化 |
| | ? |
| #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("注冊網絡事件失敗！");
} |
(8) 處理網絡事件。 | 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:
????????// 接受連接請求
????????break;
????case FD_READ:
????????// 接收數據
????????break;
????case FD_CLOSE:
????????// 斷開連接
????????break;
????}
????return 0L;
} |
(9) 服務端接受連接請求。（采用上敘方法處理這里的網絡事件，只是不需要處理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);
????????????// 獲取客戶端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("連接資源不足！");
????return FALSE;
} |
(10) 客戶端斷開連接。 | 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) 讀取客戶端數據。 | 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("讀取數據出錯!")
????????????????return FALSE;
????????????}
????????????chIncomingDataBuffer[nEnd] = '/0';
????????????if (lstrlen(chIncomingDataBuffer) != 0)
????????????{
????????????????AfxMessageBox(chIncomingDataBuffer);
????????????}
????????}
????}
????return TRUE;
} |
(12) 讀取服務端數據。 | 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("讀取數據出錯!")
????????return FALSE;
????}
????chIncomingDataBuffer[nEnd] = '/0';
????if (lstrlen(chIncomingDataBuffer) != 0)
????{
????????AfxMessageBox(chIncomingDataBuffer);
????}
????return TRUE;
} |
(13) 發送數據。 | 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("發送數據失敗！");
????????return FALSE;
????}
????return TRUE;
} |
(14) 關閉套接字。 | if (m_Socket != INVALID_SOCKET)
{
????closesocket(m_Socket);
}
m_Socket = INVALID_SOCKET;
WSACleanup();
|
希望本文能夠對網絡編程的初學者有所幫助。文中沒有把服務端和客戶端徹底分開，有些代碼是它們共有的部分，而有的代碼則專屬于服務端或客戶端，閱讀時請注意相應的文字說明。由于時間匆忙，文中給出的代碼都沒有經過調試，難免有錯誤和不足之處，敬請大家原諒，同時也真心希望您能指出和糾正。 |
