02 Winsock编程.ppt

1、网络游戏编程,二 Winsock编程,为什么使用TCP/IP,TCP/IP软件可以在不同厂商提供的机器环境中运行。这是因为TCP/IP协议软件平台是独立的，不依赖于任何厂商的内部数据表示方法，也不使用仅仅被部分计算机系统所支持的特性。 TCP/IP软件可以为TCP信息段从源到目的地之间的传输提供可靠保障。 TCP/IP标准不指定应用软件与TCP/IP协议软件之间的接口，该标准仅仅对所需功能提出建议。这样做的优点是保证了在不同操作系统中使用TCP/IP协议软件的灵活性与兼容性,为什么使用TCP/IP API,对编程人员来说，利用TCP/IP 协议软件编程过于底层，因为它要求编程人员了解TCP信息

2、段的所有区段，这样的编程过程过于繁重。所以，最好有一套友好的API，可以供编程人员直接调用，以此实现相关功能。目前，被广泛使用的TCP/IP的API主要有： 伯克利UNIX套接字接口发布版(Berkeley UNIX socket interface distribution (BSD) System V UNIX 传输层接口(Transport Layer Interface ，TLI) Windows 套接字接口 (WinSock),套接字(Socket),网络中的通信接口被称为“套接字”。套接字的行为类似一个通信端点(endpoint)。 TCP/IP的套接字接口首先在Berkeley的

3、UNIX机中实现，随后被引入到其它平台。 在Windows中，套接字接口被称为Windows Socket，或WinSock，或Windows Socket API。,TCP/IP网络通信接口，类似 “插座(socket)”,Winsock,WinSock提供了一个函数库，这些函数根据重要性被分为两类： 重要的套接字函数：例如socket()，bind()，accept()，connect()等。 其它辅助函数：例如getserverbyname()，htons() 等,WinSock执行与TCP/IP协议软件的交互功能,WinSock与协议,WinSock是一个接口，而不是协议本身。 Win

4、Sock支持TCP/IP, NetBIOS, IPX/SPX, AppleTalk等网络协议,某些不同协议族接口间通信,相同协议族接口间通信,（在很多情况下，服务器端和客户端使用不同的协议族，即使使用相同的API，也无法通信。）,套接字分类,套接字主要分为三类： 流套接字(stream socket)：被TCP协议用于实现面向连接的通信，所以也被称为TCP套接字。 数据包套接字(datagram socket)：被UDP协议用于实现无连接的通信，所以也被称为UDP套接字。 原始套接字(raw socket)：直接使用IP协议，被用于使用ICMP和OSPF的应用程序。在网络游戏程序的编写过程中，

5、不需要使用。,套接字描述符,每一个套接字都被标识为一个无符号整数，这个整数被称为套接字描述符。 一个进程可以为多个并发通信对话打开多个套接字(例如一个web服务器可以同时为多个浏览器服务时)。Windows为每一个进程保留一个套接字描述符表。进程中的每一个套接字都与一个指针相关联，该指针指向了进程套接字描述符表中的一个数据结构。该数据结构保存了socket会话的相关信息，包括了很多域，当应用程序调用一些WinSock函数时，将填写这些域。,字节顺序,不同的计算机可能使用不同的方法表示16位或32位的整数。整数在这些机器中的保存顺序被称为主机字节顺序(host byte order)。,Inte

6、l 80 x86中表示整数0 x060E170A（小端法）,Motorola 68000中表示整数0 x060E170A（大端法）,字节顺序,TCP/IP指定大端法字节顺序为网络字节顺序(network byte order)。 一些WinSock函数的参数必须使用网络字节顺序。所以WinSock提供了一些转换函数，用于在主机字节顺序和网络字节顺序间进行转换： u_short htons(u_short host_short)： u_short ntohs(u_short network_short)： u_long htonl(u_long host_long)： u_long ntohl(

7、u_long network_long)：,端点地址,通用端点地址： Socket具备协议族无关性，可以兼容多种协议族，并定义了如下通用端点地址： struct sockaddr u_short sa_family; /地址家族 char sa_data14;/占位空字符 ; TCP/IP协议中的端点地址： struct sockaddr_in u_short sin_family;/地址家族 u_short sin_port;/端口号 struct in_addr sin_addr;/IP地址 char sin_zero8; /占位空符 ;,端点地址,可见，TCP/IP的端点地址由三部分组成

8、： TCP/IP地址家族：由AF_INET(Address Family for Internet)来表示 端口号：端口号是一个16位的整数，但是有如下使用规则： 01023：已被用于一些常用的网络服务 1024 - 49151：用于用户自定义的服务(最常用的是10245000) 49152 65535：被用于客户端 IP地址：被用于识别特定的计算机。in_addr 这个结构的定义是： struct in_addr u_long s_addr ; /* IP地址 */ ; /其中，s_addr是IP地址。,端点地址,如果我们只使用TCP/IP，则使用sockaddr_in，而不需要使用sock

9、addr。,sockaddr与sockaddr_in的比较,端点地址,使用端点地址实例 例1： struct sockaddr_in ServerAddr; ServerAddr.sin_family = AF_INET; ServerAddr.sin_port = 2000; ServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl (2662729535); 服务器IP地址为158.182.7.63(对应的十进制数即2662729535)。 例2： struct sockaddr_in ServerAddr; ServerAddr.sin_family = AF_INET; S

10、erverAddr.sin_port = 2000; ServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); INADDR_ANY代表可以选取主机的任意IP地址。,TCP网络编程,TCP编程过程: 初始化socket 在套接字之间通信 关闭套接字,初始化socket,初始化WinSock DLL 在使用WinSock之前，应用程序调用WSAStartup()，这样Windows将链接WinSock DLL，并为该应用程序分配所需要的资源。 WSAStartup() 参数1：指定所要求的WinSock的版本 参数2：返回实际被使用的WinSock的版本信息

11、 返回值：为0的时候表明成功装载了socket，如果不是则表示没有正常装载。创建没有成功的原因通常是因为操作系统不支持要求的版本。 例如： #define WSVERS MAKEWORD(2, 0) WSADATA wsadata ; WSAStartup ( WSVERS, ,初始化socket,WinSock是伯克利版UNIX BSD的伯克利套接字版本4.3扩展到Windows的BSD套接字Windows扩展API，如下几个版本 1.0 1.1 2.0 1.1版本以下，链接winsock.h并且连接wsock32.lib 2.0 版本包含winsock2.h,连接ws2_32.lib,初始

12、化socket,typedef struct WSAData WORD wVersion;/装载的socket版本 WORD wHighVersion;/最高支持的socket版本 #ifdef _WIN64 unsigned short iMaxSockets;/最大套接字创建数 unsigned short iMaxUdpDg;/UDP数据最大长度 char FAR * lpVendorInfo; char szDescriptionWSADESCRIPTION_LEN+1; /描述信息 char szSystemStatusWSASYS_STATUS_LEN+1; /运行状态 #else

13、 char szDescriptionWSADESCRIPTION_LEN+1; char szSystemStatusWSASYS_STATUS_LEN+1; unsigned short iMaxSockets; unsigned short iMaxUdpDg; char FAR * lpVendorInfo; #endif WSADATA;,初始化socket,创建一个Socket 程序调用socket()函数，创建一个新的套接字，该套接字可用做TCP联系的端点。 socket() 参数1：协议家族。使用TCP/IP，则指定为PF_INET(Protocol Family for th

14、e InterNET)，或AF_INET。 参数2：所创建的套接字的类型。例如，创建TCP所需的流套接字，则指定为SOCK_STREAM；创建UDP所需的数据报套接字，则指定为SOCK_DGRAM；创建原始套接字，则指定为SOCK_RAW。 参数3：除非创建原始套接字，否则可以简单的指定为0。 函数返回一个新创建的套接字的套接字描述符。 示例如下： SOCKET s; s = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );,初始化socket,为套接字指定一个端点地址 创建套接字后，服务器端必须为该套接字分配端点地址。根据该地址，客户端才能识别服务器端的套接字，并向服务器

15、发送请求。服务器调用bind()函数将端口地址与新创建的套接字进行绑定。 bind() 参数1：服务器端socket描述符 参数2：需要绑定的服务器端端点地址 参数3：第2个参数的长度 返回值：当返回值是0的时候，表示成功绑定，当发生其他错误的时候返回SOCKET_ERROR,具体的错误可以通过WSAGetLastError获得 示例： struct sockaddr_in ServerAddr; /在ServerAddr中填写服务器端的端点地址 bind ( s, (struct sockaddr *) ,套接字间通信,客户端初始化一个TCP连接： 在创建一个socket后，客户端调用con

16、nect()建立一个与服务器端的TCP连接。 connect() 参数1：客户端socket描述符 参数2：服务器端端点地址 参数3：第2个参数的长度 示例： struct sockaddr_in ServerAddr; /在ServerAddr中指定所需要连接的服务器端的端点地址 connect ( s, (struct sockaddr *),套接字间通信,服务器端监听连接请求 在创建套接字后，服务器端调用listen()，将套接字置为被动模式(等待连接模式)。随后套接字将开始监听并接受来自客户端的连接。 可能有多个客户端向服务器发送连接请求。listen()将要求操作系统将连接请求加入一

17、个等待队列。只有TCP编程需要调用listen()。 listen() 参数1：服务器端的套接字 参数2：等待队列的最大长度 示例： listen(s, 5); ,套接字间通信,服务器端接受一个连接请求 服务器端调用accept()函数，从队列中获取下一个连接请求。随后服务器端为这个连接请求创建一个新的套接字，并返回这个新的套接字的描述符。accept ()函数只被用于TCP编程中的流套接字。 accept() 参数1：服务器端socket描述符 参数2：发出连接请求的客户端端点地址 参数3：第2个参数的长度 示例： struct sockaddr_in ClientAddr; int len

18、; SOCKET nsock; len = sizeof ( ClientAddr ); nsock = accept( s, (struct sockaddr *) ,套接字间通信,发送消息： 客户端和服务器端都调用send()函数进行数据的发送。send()函数将需要输出的数据拷贝到操作系统内核缓冲区中。当数据在网络中进行传送时，允许应用程序继续执行。如果缓冲区已满，sent()将处于暂时被阻塞的状态，直至缓冲区空间可用。 send() 参数1：发送消息端的socket描述符 参数2：消息文本 参数3：参数2的长度 参数4：可用于处理带外数据等，一般置为0 示例代码如下： char *me

19、ssage=Hello world!; send(s, message, strlen(message), 0);,套接字间通信,接收数据： TCP连接中，客户端和服务器端都通过recv()函数接收数据。在调用recv()前，应用程序必须分配一个缓冲区，用于保存所接收到的数据。recv()用于为指定的socket获取数据，将到达的数据拷贝到应用程序指定的缓冲区中。 当没有数据到达时，recv()将处于阻塞状态。当有数据到达时，如果应用程序缓冲区可以容纳到达的数据，recv获取数据，返回拷贝的字节数；如果无法容纳所有到达的数据，recv()将拷贝部分数据，将应用缓冲区填满。因此，为了获得完整的信

20、息，可能需要多次调用recv()。,套接字间通信,接收数据： recv() 参数1：获取消息端的socket描述符 参数2：用于保存数据的缓冲区的指针 参数3：保存数据的缓冲区的长度 参数4：可用于处理带外数据等，一般置为0 返回值：本次函数调用中，实际拷贝获得数据的字节数 示例： char buf5, *bptr; int buflen; bptr = buf; buflen = 5; recv(s, bptr, buflen, 0);,关闭连接,1. 关闭套接字： 一旦客户端或服务器端不再需要使用套接字，可用调用closesocket()终止与该套接字关联的TCP连接，并回收该套接字。 c

21、losesocket(s); 参数1：需要关闭的socket描述符 2. 清理： 当应用程序不再需要使用套接字时，必须调用WSACleanup()，回收所有被分配的资源。 WSACleanup();,UDP网络编程,UDP的编程过程： 初始化socket 在套接字之间通信 关闭套接字。,初始化socket,初始化WinSock DLL 在使用WinSock之前，应用程序调用WSAStartup()，这样Windows将链接WinSock DLL，并为该应用程序分配所需要的资源。WSAStartup()的调用方法，同TCP网络编程。 创建一个Socket 程序调用socket()函数，创建一个新

22、的套接字，该套接字可用做TCP联系的端点。socket()的调用方法，同TCP网络编程中的讲解。注意，在UDP编程中，函数参数2需要指定为SOCK_DGRAM。 为套接字指定一个端点地址 创建一个套接字后，服务器端必须为该套接字分配一个端点地址。根据该地址，客户端才能向服务器端发送数据请求。服务器调用bind()函数将端口地址与新创建的套接字进行绑定。bind()的调用方法，同TCP网络编程。,套接字间通信,在UDP编程中，服务器端与客户端的通信过程与TCP编程区别较大，主要表现为： 服务器端不再需要通过调用listen()监听客户端连接请求，也不再需要accept()接收客户端连接请求 客户端不再通过connect()发出连接请求 服务器端与客户端不再使用recv()和send()，而是使用recvfrom()和sendto()在套接字间接收或发送消息,套接字间通信,套接字间发送数据： 客户端和服务器端都调用sendto()函数进行数据的发送。 sendto() 参数1：发送消息端的socket描述符 参数2：消息文本 参数3：参数2的长度 参数4：可用于处理带外数据等，一般置为0 参数5：指向接收方地址结构的指针 参数6：地址结构的长度 返回值：总共发出字节数,套接字间通信,套接字间接收数据： UDP连接中，客户端和服务器端都通过recvfrom()函数接收数据。 rec