网路编程基础步骤和方法.docx

异步套接字 分类： VC 2012-03-31 10:54 422人阅读 评论(0) 收藏 举报 一、TCP/IP 体系结构与特点1、TCP/IP体系结构TCP/IP协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议。其中TCP是提供传输层服务，而IP则是提供网络层服务。TCP/IP包括以下协议：（结构如图1.1）(图1.1)IP： 网间协议(Internet Protocol) 负责主机间数据的路由和网络上数据的存储。同时为ICMP，TCP，UDP提供分组发送服务。用户进程通常不需要涉及这一层。ARP： 地址解析协议(Address Resolution Protocol)此协议将网络地址映射到硬件地址。RARP： 反向地址解析协议(Reverse Address Resolution Protocol)此协议将硬件地址映射到网络地址ICMP： 网间报文控制协议(Internet Control Message Protocol)此协议处理信关和主机的差错和传送控制。TCP： 传送控制协议(Transmission Control Protocol)这是一种提供给用户进程的可靠的全双工字节流面向连接的协议。它要为用户进程提供虚电路服务，并为数据可靠传输建立检查。（注：大多数网络用户程序使用TCP）UDP： 用户数据报协议(User Datagram Protocol)这是提供给用户进程的无连接协议，用于传送数据而不执行正确性检查。FTP： 文件传输协议(File Transfer Protocol)允许用户以文件操作的方式（文件的增、删、改、查、传送等）与另一主机相互通信。SMTP： 简单邮件传送协议(Simple Mail Transfer Protocol)SMTP协议为系统之间传送电子邮件。TELNET：终端协议(Telnet Terminal Procotol)允许用户以虚终端方式访问远程主机HTTP： 超文本传输协议(Hypertext Transfer Procotol)TFTP: 简单文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol)2、TCP/IP特点TCP/IP协议的核心部分是传输层协议(TCP、UDP)，网络层协议(IP)和物理接口层，这三层通常是在操作系统内核中实现。因此用户一般不涉及。编程时，编程界面有两种形式：一、是由内核心直接提供的系统调用；二、使用以库函数方式提供的各种函数。前者为核内实现，后者为核外实现。用户服务要通过核外的应用程序才能实现，所以要使用套接字(socket)来实现。图1.2是TCP/IP协议核心与应用程序关系图。(图1.2)二、专用术语1、套接字套接字是网络的基本构件。它是可以被命名和寻址的通信端点，使用中的每一个套接字都有其类型和一个与之相连听进程。套接字存在通信区域（通信区域又称地址簇）中。套接字只与同一区域中的套接字交换数据（跨区域时，需要执行某和转换进程才能实现）。WINDOWS 中的套接字只支持一个域网际域。套接字具有类型。WINDOWS SOCKET 1.1 版本支持两种套接字：流套接字(SOCK_STREAM)和数据报套接字(SOCK_DGRAM) 2、WINDOWS SOCKETS 实现一个WINDOWS SOCKETS 实现是指实现了WINDOWS SOCKETS规范所描述的全部功能的一套软件。一般通过DLL文件来实现3、阻塞处理例程阻塞处理例程(blocking hook,阻塞钩子)是WINDOWS SOCKETS实现为了支持阻塞套接字函数调用而提供的一种机制。4、多址广播（multicast，多点传送或组播）是一种一对多的传输方式，传输发起者通过一次传输就将信息传送到一组接收者，与单点传送(unicast)和广播(Broadcast)相对应。一、客户机/服务器模式在TCP/IP网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/服务器模式(Client/Server model)。该模式的建立基于以下两点：1、非对等作用；2、通信完全是异步的。客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式：首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务：（过程如下）1、打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。2、等待客户请求到达该端口。3、接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。4、返回第二步，等待另一客户请求5、关闭服务器。客户方：1、打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。2、向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求3、请求结束后关闭通信通道并终止。二、基本套接字为了更好说明套接字编程原理，给出几个基本的套接字，在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。1、创建套接字socket()功能：使用前创建一个新的套接字格式：SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol);参数：af: 通信发生的区域type: 要建立的套接字类型procotol: 使用的特定协议2、指定本地地址bind()功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。格式：int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR地址结构说明：struct sockaddr_inshort sin_family;/AF_INETu_short sin_port;/16位端口号，网络字节顺序struct in_addr sin_addr;/32位IP地址，网络字节顺序char sin_zero8;/保留3、建立套接字连接connect()和accept()功能：共同完成连接工作格式：int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);参数：同上4、监听连接listen()功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。格式：int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);5、数据传输send()与recv()功能：数据的发送与接收格式：int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。 6、多路复用select()功能：用来检测一个或多个套接字状态。格式：int PASCAL FAR select(int nfds,fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds, fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);参数：readfds:指向要做读检测的指针writefds:指向要做写检测的指针exceptfds:指向要检测是否出错的指针timeout:最大等待时间7、关闭套接字closesocket()功能：关闭套接字s格式：BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);三、典型过程图2.1 面向连接的套接字的系统调用时序图2.2 无连接协议的套接字调用时序图 2.3 面向连接的应用程序流程图Windows Socket 程序设计一、简介Windows Sockets 是从 Berkeley Sockets 扩展而来的，其在继承 Berkeley Sockets 的基础上，又进行了新的扩充。这些扩充主要是提供了一些异步函数，并增加了符合WINDOWS消息驱动特性的网络事件异步选择机制。Windows Sockets由两部分组成：开发组件和运行组件。开发组件：Windows Sockets 实现文档、应用程序接口(API)引入库和一些头文件。运行组件：Windows Sockets 应用程序接口的动态链接库(WINSOCK.DLL)。二、主要扩充说明1、异步选择机制：Windows Sockets 的异步选择函数提供了消息机制的网络事件选择，当使用它登记网络事件发生时，应用程序相应窗口函数将收到一个消息，消息中指示了发生的网络事件，以及与事件相关的一些信息。Windows Sockets 提供了一个异步选择函数 WSAAsyncSelect()，用它来注册应用程序感兴趣的网络事件，当这些事件发生时，应用程序相应的窗口函数将收到一个消息。函数结构如下：int PASCAL FAR WSAAsyncSelect(SOCKET s,HWND hWnd,unsigned int wMsg,long lEvent);参数说明：hWnd：窗口句柄wMsg：需要发送的消息lEvent：事件（以下为事件的内容）值：含义：FD_READ期望在套接字上收到数据（即读准备好）时接到通知FD_WRITE期望在套接字上可发送数据（即写准备好）时接到通知FD_OOB期望在套接字上有带外数据到达时接到通知FD_ACCEPT期望在套接字上有外来连接时接到通知FD_CONNECT期望在套接字连接建立完成时接到通知FD_CLOSE期望在套接字关闭时接到通知例如：我们要在套接字读准备好或写准备好时接到通知，语句如下：rc=WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE);如果我们需要注销对套接字网络事件的消息发送，只要将 lEvent 设置为02、异步请求函数在 Berkeley Sockets 中请求服务是阻塞的，WINDOWS SICKETS 除了支持这一类函数外，还增加了相应的异步请求函数(WSAAsyncGetXByY();)。 3、阻塞处理方法Windows Sockets 为了实现当一个应用程序的套接字调用处于阻塞时，能够放弃CPU让其它应用程序运行，它在调用处于阻塞时便进入一个叫“HOOK”的例程，此例程负责接收和分配WINDOWS消息，使得其它应用程序仍然能够接收到自己的消息并取得控制权。WINDOWS 是非抢先的多任务环境，即若一个程序不主动放弃其控制权，别的程序就不能执行。因此在设计Windows Sockets 程序时，尽管系统支持阻塞操作，但还是反对程序员使用该操作。但由于 SUN 公司下的 Berkeley Sockets 的套接字默认操作是阻塞的，WINDOWS 作为移植的 SOCKETS 也不可避免对这个操作支持。在Windows Sockets 实现中，对于不能立即完成的阻塞操作做如下处理：DLL初始化循环操作。在循环中，它发送任何 WINDOWS 消息，并检查这个 Windows Sockets 调用是否完成，在必要时，它可以放弃CPU让其它应用程序执行（当然使用超线程的CPU就不会有这个麻烦了_）。我们可以调用 WSACancelBlockingCall() 函数取消此阻塞操作。在 Windows Sockets 中，有一个默认的阻塞处理例程 BlockingHook() 简单地获取并发送 WINDOWS 消息。如果要对复杂程序进行处理，Windows Sockets 中还有 WSASetBlockingHook() 提供用户安装自己的阻塞处理例程能力；与该函数相对应的则是 SWAUnhookBlockingHook()，它用于删除先前安装的任何阻塞处理例程，并重新安装默认的处理例程。请注意，设计自己的阻塞处理例程时，除了函数 WSACancelBlockingHook() 之外，它不能使用其它的 Windows Sockets API 函数。在处理例程中调用 WSACancelBlockingHook()函数将取消处于阻塞的操作，它将结束阻塞循环。4、出错处理Windows Sockets 为了和以后多线程环境（WINDOWS/UNIX）兼容，它提供了两个出错处理函数来获取和设置当前线程的最近错误号。（WSAGetLastEror()和WSASetLastError()）5、启动与终止使用函数 WSAStartup() 和 WSACleanup() 启动和终止套接字。来自网络实例static void* listenconnect(void* param)int sockfd = socket (PF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0); /创建本地套接字fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);sockaddr_un myaddr;memset (&myaddr, 0, sizeof(myaddr);myaddr.sun_family = PF_UNIX;strcpy (myaddr.sun_path, /brainaire_nvr/trans_serv/socket); /套接字的名字，任意取myaddr.sun_path0 = 0;bind (sockfd, (struct sockaddr*)&myaddr, sizeof(myaddr); /将套接字与它的名字绑定listen(sockfd, 50);fd_set watchset, listenset, clientset;FD_ZERO(&clientset);FD_ZERO(&watchset);FD_ZERO(&listenset);FD_SET(sockfd, &listenset);int max_listen = sockfd + 1;int max_client = 0; while (!process_exit) watchset = listenset; struct timeval tv; tv.tv_sec = 0; tv.tv_usec = 1000; if (select(max_listen, &watchset, NULL, NULL, &tv) 0 & FD_ISSET(sockfd, &watchset) struct sockaddr addr; socklen_t len; int clientfd = accept(sockfd, &addr, &len); if (clientfd = max_client) max_client = clientfd + 1; FD_SET(clientfd, &clientset); watchset = clientset; tv.tv_sec = 0; tv.tv_usec = 1000; int ret = select(max_client, &watchset, NULL, NULL, &tv); if (ret 0) for (int clientfd = max_client - 1; clientfd 0; clientfd-) int flags = 0; char buffBUFSIZ; int len; if (FD_ISSET(clientfd, &watchset) len = recv(clientfd, buff, sizeof(buff), flags); if (len = 0) FD_CLR(clientfd, &clientset); fprintf(stderr, nvradmin client socket %d closed.n, clientfd); close(clientfd); if (clientfd = max_client - 1) max_client -; else bool monitorworking = false; bufflen = 0; int monitorID = atoi(buff); if (monitorID != 0) MyRW_Lock mylock(&monitorlock);#if THREAD_NUM list& monitors = monitorslistsmonitorID%THREAD_NUM;#endif for (list:iterator intr = monitors.begin(); intr != monitors.end(); intr +) MonitorDaemon m_daemon = *intr; if (m_daemon.monitor = NULL) break; if (m_daemon.monitor-Id() = monitorID) fprintf(stderr, nvradmin Start Transmitting RealPlay Data to client socket %dn, clientfd); monitorworking = (0 = m_daemon.monitor-StartTransData(clientfd); else fprintf(stderr, nvradmin Received Msgs: len %d, content: %sn, len, buff); if(!monitorworking) FD_CLR(clientfd, &clientset); fprintf(stderr, nvradmin Cannot Start Tranmitting, client Socket %d Closed.n, clientfd); close(clientfd); if (clientfd = max_client - 1) max_client -; if(ret m_pMainWnd;pDlg- m_MSGS.InsertString(0,m_szBuffer);memset(m_szBuffer,0,sizeof(m_szBuffer);CAsyncSocket:OnReceive(nErrorCode);void MySock:OnSend(int nErrorCode) Send(m_szBuffer,m_nLength,0);m_nLength=0;memset(m_szBuffer,0,sizeof(m_szBuffer);/继续提请一个“读”的网络事件，接收Server消息AsyncSelect(FD_READ);CAsyncSocket:OnSend(nErrorCode);void MySock:OnConnect(int nErrorCode) if (nErrorCode=0) m_bConnected=TRUE; CCSockClientApp* pApp=(CCSockClientApp*)AfxGetApp(); CCSockClientDlg* pDlg=(CCSockClientDlg*)pApp- m_pMainWnd; memcpy(m_szBuffer,Connected to ,13); strncat(m_szBuffer,pDlg- m_szServerAdr, sizeof(pDlg- m_szServerAdr); pDlg- m_MSGS.InsertString(0,m_szBuffer); AsyncSelect(FD_READ); /提请一个“读”的网络事件，准备接收CAsyncSocket:OnConnect(nErrorCode);- 7 新建对话框IDD_Addr，用来输入IP地址和Port；生成新类CAddrDlg。增加两个Edit控件：IDC_Addr、IDC_Port按下表在ClassWizard中为CAddrDlg类添加变量。Control ID Type MemberIDC_Addr CString m_AddrIDC_Port Int m_Port- 8 在CSockClientDlg.h中添加代码#include AddrDlg.hprotected:int TryCount;MySock m_clientSocket;UINT m_szPort;public:char m_szServerAdr256;- 9 双击IDD_CSOCKCLIENT_DIALOG对话框中的“连接”按钮，添加以下代码void CCSockClientDlg:OnConnect() m_clientSocket.ShutDown(2);m_clientSocket.m_hSocket=INVALID_SOCKET;m_clientSocket.m_bConnected=FALSE;CAddrDlg m_Dlg;/默认端口1088m_Dlg.m_Port=1088;if (m_Dlg.DoModal()=IDOK & !m_Dlg.m_Addr.IsEmpty() memcpy(m_szServerAdr,m_Dlg.m_Addr,sizeof(m_szServerAdr); m_szPort=m_Dlg.m_Port; /建立计时器，每1秒尝试连接一次，直到连上或TryCount10SetTimer(1,1000,NULL); TryCount=0;- 10 添加Windows消息WM_TIMER响应函数OnTimervoid CCSockClientDlg:OnTimer(UINT nIDEvent) if (m_clientSocket.m_hSocket=INVALID_SOCKET) BOOL bFlag=m_clientSocket.Create(0,SOCK_STREAM,FD_CONNECT); if(!bFlag) AfxMessageBox(Socket Error!); m_clientSocket.Close(); PostQuitMessage(0); return; m_clientSocket.Connect(m_szServerAdr,m_szPort);TryCount+;if (TryCount =10 | m_clientSocket.m_bConnected) KillTimer(1); if (TryCount =10) AfxMessageBox(Connect Failed!); return;CDialog:OnTimer(nIDEvent);- 11 双击IDD_CSOCKCLIENT_DIALOG对话框中的“发送”按钮，添加以下代码void CCSockClientDlg:OnSend() if (m_clientSocket.m_bConnected)m_clientSocket.m_nLength=m_MSG.GetWindowText(m_clientSocket.m_szBuffer, sizeof(m_clientSocket.m_szBuffer); m_clientSocket.AsyncSelect(FD_WRITE); m_MSG.SetWindowText();- 12 双击IDD_CSOCKCLIENT_DIALOG对话框中的“关闭”按钮，添加以下代码void CCSockClientDlg:OnExit() /关闭Socketm_clientSocket.ShutDown(2);/关闭对话框EndDialog(0); -12运行此项目，连接时输入主机名或IP均可，CAsyncSocket类会自动处理。-二 服务端-Server端的编程与Client端的类似，下面主要介绍他的Listen及Accept函数-1 建立一个CNewSocket类，重载CAsyncSocket类的OnReceive、OnSend函数，如何进行信息的显示和发送可以参考Client程序。本例中采用将收到信息原封不动发回的方法来实现Echo功能，代码如下CNewSoc