二、windows网络编程基础.ppt

1、1,套接字,网络编程基础，编写网络程序人员忽略网络协议栈的工作细节，将套接字看做一个传递数据功能的对象,2,1）Windows Sockets的概念。它是一套网络编程机制（或规范），常简称为Winsock。该规范是在20世纪90年代初制定的，是在Windows操作系统下得到广泛应用的、开放的、支持多种协议的网络编程接口。 （2）Windows Sockets的来源。Sockets本来是UNIX操作系统下流行的一种网络编程接口（API），它是1983年在Berkeley（加州大学伯克利分校）4.2 BSD操作系统中被首先引入的，因此被称为“Berkeley Socket API”。 （3）Win

2、dows Sockets的版本。目前常用的Winsock有两个版本：一个是16位的Winsock l.1，由动态链接库WINSOCK.DLL提供支持；另一个是32位的Winsock 2.2，由动态链接库WSOCK32.DLL提供支持,Winsock概念,3,一般的网络系统都提供了以下3种不同类型的套接字： 流式套接字（SOCK_STREAM）。 数据报套接字（SOCK_DGRAM）。 原始套接字（SOCK_RAW）。 网络上所用应用程序的通信都是基于以上3种套接字进行的，如图1.35所示是网络上的两个Windows应用程序通过套接字通信的过程,套接字类型,4,基本概念,带外数据 广播 阻塞：函

3、数执行结束才返回 非阻塞：无条件返回，不论函数执行是否有需要的结果 客户机/服务器模型,5,字节顺序与转换,htons htonl ntohs ntohl,6,Winsock库,Winsock是windows下网络编程的标准接口，与协议无关的接口 Winsock有两个版本，winsock1和winsock2.开发winsock2程序需要在程序中包含头文件winsock2.h,并且要添加WS2_32.lib的链接,7,API函数,1 包含要调用函数的声明文件，即头文件 2 连接到指定的库文件，lib文件。VC默认已经连接了常用的lib文件。显式链接使用#pragma comment(lib,”W

4、S2_32.lib”) 3 API函数前面加:,表示一个全局函数的调用，与c+成员函数相区分。可以打开msdn查看相关信息,8,Winsock2与winsock1,Winsock2允许多种协议并存，而winsock把应用限定在TCP/IP里，winsock2可以透明地选择协议 Winsock1实现了API和TCP/IP协议的独占，winsock2定义了api和底层协议间的标准服务提供接口SPI，使得一个winsock dll能够同时访问不同软件开发商的多个底层协议栈 源码和二进制代码的向后兼容，实现和任何版本的winsock间的互操作性 Winsock2 引入重叠IO机制,9,Winsock库

5、的装入和释放,调用winsock函数前需要加载响应的winsock库，如果没有加载则winsock函数返回错误SOCKET_ERROR，出错代码是WSANOTINITIALISTED。加载winsock库的函数是WSAStartup,10,WSAStartup,wversionRequested参数用来指定想要加载的winsock库的版本，可以使用宏MAKEWORD(x,y)建立，x高字节,y低字节,11,lpWSAData,12,检测版本,If(LOBYTE(wsaData.wVersion)!=2)|HIBYTE(wsaData.wVersion)!=2) WSACleanup(); re

6、turn,13,函数调用成功返回0否则要用WSAGetLastError函数查看出错的原因 释放winsock库： Int WSACleanup(void,14,Winsock寻址,Winsock要兼容多个协议，因此要使用通用的寻址方式 struct sockaddr u_short sa_family; /指定地址家族 char sa_data14; /*协议相关的地址，不同的地址家族存储内容不同*/,15,Tcp/IP v4地址结构,struct sockaddr_in short sin_family; /*套接字地址族*/ U_short sin_port; /*16位的TCP或UDP

7、端口号*/ struct in_addr sin_addr; /*32位的IPv4地址*/ char sin_zero8; /*暂不用，总置为0*/,16,说明,Sin_family域设定为AF_INET，使用的是ipv4地址家族 Sin_port指定端口，端口号分成三种： 01023：IANA管理，公共服务使用 102449151 普通的用户注册的端口号 4915265535动态或私有的端口号 应使用1024以上的端口号,17,说明,Sin_addr存储IP地址，可以多种方式给它填充，因为内部是一个联合。逐字节、逐字或者直接双字填充 最后一个域sin_zero没有使用，为了与SOCKADDR

8、结构大小相同才设置的,18,字符串地址到值转换,Unsigned long inet_addr(const char* cp); 将“”这样的地址转换为网络顺序存储的32位二进制数 Char* inet_ntoa(struct in_addr in);将32位二进制数转换为字符串,19,WinsockTCP网络信息发送接收,服务端： 1套接字的创建和关闭 2 绑定套接字到指定的IP地址和端口号 3 设置套接字进入监听状态 4 接收连接请求 5 收发数据,客户端： 1 套接字创建和关闭 2 申请建立连接 3 收发数据 4 断开连接，关闭,20,任务,画出流程图 写出主要函数的名

9、字,21,22,UDP收发信息,服务端： 创建套接字 绑定IP地址和端口 收发数据 关闭连接,客户端： 创建套接字 收发数据 关闭连接,23,24,对套接字的操作,与一般文件对象操作类似,25,Winsock IO模型,阻塞模式 select模型 WSAAsyncSocket模型 WSAEventSelect模型 重叠IO模型 完成例程通知模型,26,套接字IO模型-阻塞模型,一般函数的执行效果 问题： 设计到外部设备的程序，完成函数并且返回的时机不成熟； 用户体验，要尽量优先响应用户的命令，而非阻塞于事务处理,27,非阻塞IO模型,服务器程序 同时维持多个连接的客户程序,28,非阻塞模型-选

10、择模型（select,类比：一个护士，负责联系一个楼层多个床位（套接字），事件主要类型有喝水，小便，打针，吃药。护士侧耳倾听，发现铃响，则去确定是哪一个床位的什么事件，处理之。讨论情况：多个人很短时间内都按动响铃如何处理？ Select函数：检测是否有事件函数 套接字集合操作：删除，添加，清空，判断 网络事件 设置超时,29,使用流程,添加套接字到相应集合 调用select函数 检查是哪一个套接字的问题,30,WSAAsyncSelect模型,结合windows窗口事件通知方式 WSAAsyncSelect函数向窗口注册网络事件 一次新的使用本函数将使之前的效果消失,31,网络事件,FD_RE

11、AD FD_WRITE FD_OOB FD_ACCEPT FD_CONNECT FD_CLOSE,32,WSAEventSelect模型,创建事件对象 将事件与套接字关联 事件初始化为未授信 一旦有网络事件，则本事件对象为受信状态，程序去检查套接字并处理之 WSAEnumNetWorkEvents 枚举查看是什么网络事件,33,Winsock2的扩展特性-套接字异步函数,WSASend WSARecv AcceptEx,34,Overlapped I/O,Overlapped I/O也称Asynchronous I/O，异步I/O模型。异步I/O和同步I/O不同，同步I/O时，程序被挂起，一直

12、到I/O处理完，程序才能获得控制。异步I/O，调用一个函数告诉 OS，进行I/O操作，不等I/O结束就立即返回，继续程序执行，间隔一段时间，去检测是否完成，没完成继续其它事情，如果完成，则收尾工作。 操作系统完成I/O之后，发送通知消息给程序。Overlapped I/O只是一种模型，它可以由内核对象(hand)，事件内核对象(hEvent), 异步过程调用(apcs) 和完成端口(I/O completion)实现,35,重叠IO模型-一次重叠写操作,1.填写一个OVERLAPPED结构2.进行一次写操作,并指定重叠操作参数(上面的OVERLAPPED结构变量的指针)3.做其它事(如更新界面

13、)4.GetOverlappedResult取操作结果5.如果IO请求没有完成,并且没有出错则回到期6.处理IO操作结果,36,多个调用组成一个发送接收缓冲队列,37,完成例程模型,一次重叠写操作过程(完成例程方法):1.填写一个OVERLAPPED结构2.进行一次写操作,并指定重叠操作参数(上面的OVERLAPPED结构变量的指针),并指定完成例程3.做其它事(如更新界面)4.当完成例程被调用说明IO操作已经完成或出错,现在可以对操作结果进行处理了,38,完成端口模型,重叠端口+线程池组合 一般线程数量为核心线程数量的2倍组成线程池,39,完成端口模式IOCP,与事件通知模式类似，也是提供一

14、个缓冲区给邮寄出去的网络事件，事件完成之后等待接收的线程会收到消息，进行后续处理，如FD_READ收到消息，则将其显示出来或保存起来等。与事件通知模式不同点在于，不是由事件有信号告知已完成，相当于系统提供了一个服务器称为完成端口对象，对外提供一个服务的窗口，线程可以到这个完成端口对象查询是否有已完成的事件，有的话则进行下一步处理,40,套接字选项和IO控制命令,getsockopt setsockopt ioctlsocket WSAIoctl,两种程序编写方式,1 直接使用API函数 2 利用MFC类库,41,42,WinInet网络编程,直接利用windows应用层类库编写程序，如 CHt

15、mlView类封装了http协议客户端行为，使用它的goback，stop，refresh等成员函数，即可实现相应功能 CFtpConnection，将ftp协议客户端行为封装在里边，使用ftpDeleteFile，getfile等函数即可实现常规的ftp功能,编程模型,1 创建CInternetSession类对象 2 建立CInternetSession对象与服务器的连接 3 queryOption或SetOption Internet请求选项 4 OnStatusCallback查询当前数据处理进程信息 5 CInternetFile获得服务器数据 6 read或write 7 错误处理

16、 8 结束会话,43,44,MFC Windows Sockets网络编程基础,CAsyncSocket类 CSocket类,CAsyncSocket编程模型,Create Accept Bind Listen Accept Connect Send SendTo Receive ReceiveFrom ShutDown Close 销毁CAsyncSocket类对象,45,其他,基于windows消息处理，因此套接字IO模型选择WSASyncSelect模型 当有消息时，触发消息响应：OnAccept，OnClose OnOutOfBandData OnReceive OnSend,46,其

17、它函数,Attach Detach FromHandle GetLastError GetPeerName GetSockName GetSockOpt AsyncSelect Ioctl,47,Csocket类,IsBlocking FromHandle Attach CancelBlockingCall OnMessagePending,48,Csocket对象与串行化技术,C+处理输入输出到控制台：cout,cin 串行化技术：不需程序员去管理存储细节。发送整个对象，接收方进行合理重组 举例：学生 student Char* name; Char* ID; Double score8; 此数据写入文件如何处理？串行化则由一个专门的转换服务器处理,49,Csocket编程模型,50,思考题,