第14章 网络编程.ppt

1、网络编程,IP地址与端口,TCP/IP协议层次结构,信息与封装,TCP,IP,C/S服务模式,Winsock编程接口,Berkeley Socket,WinSock1.1,WinSock2.0,Winsock支持面向连接的通信和无连接通信两种方式。 面向连接的编程模式 无连接的编程模式,使用socket编程需要在头部加载Winsock2.h 并在link选项中的Object/library中添加Ws2_32.lib.,基于TCP的基本通信过程,服务器端: 1.加载套接字库 2.创建套接字(socket) 3.将套接字绑定到一个IP地址和端口(bind) 4.将套接字设置为监听模式(listen

2、) 5.等待客户请求,当请求到来后,返回一个新的套接字用于此连接(accept) 6.用返回的套接字与客户通信 返回等待另一请求,客户端: 1.加载套接字库 2.创建套接字(socket) 3.向服务器端发出请求(connect) 4.和服务器端进行通信 5.发送/接收消息(send/recv) 6.关闭套接字,基于UDP的基本通信过程,服务器(接收)端: 1.加载套接字库 2.创建套接字(socket) 3.将套接字绑定到一个IP地址和端口(bind) 4. 等待接收数据(recvfrom) 5.关闭套接字,客户(发送)端: 1.加载套接字库 2.创建套接字(socket) 3.向服务器端发

3、送数据(sendTo) 4.关闭套接字,加载Socket动态库 WS2_32.DLL ，并协商可用Socket版本 (1).int WSAStartup ( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData ) 该函数成功时，返回0，否则为错误代码,1、加载Socket,其中：nVersionRequested参数用于指定要加载的Winsock库版本，高位字节指定次版本，低位字节指定主版本。可以使用MAKEWORD(x,y)宏设置（x是高位字节，y是低位字节）。,LpWSAdata是指向WSADATA结构的指针。该结构的定义如下： typedef stru

4、ct WSAData WORD wVersion; /获准使用的版本 WORD wHighVersion; /该库可以支持的最高版本 char szDescriptionWSADESCRIPTION_LEN+1; /无用 char szSystemStatusWSASYS_STATUS_LEN+1; /无用 char szSystemStatusWSASYS_STATUS_LEN+1;/无用 unsigned short iMaxSockets; /假定的可同时打开的套接字数 unsigned short iMaxUdpDg; /假定的可接受的数据报的长度 char FAR * lpVendo

5、rInfo; /无用 WSADATA, FAR * LPWSADATA; LOBYTE(wVresion)=主版本号 HIBYTE(wVresion)=次版本号,加载Socket,加载Socket,例如： WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 ); err = WSAStartup( wVersionRequested, ,2、创建socket,创建套接字 SOCKET socket ( int af, int type, int protocol ) 该函数调用

6、成功返回一个SOCKET结构，否则返回INVALID_SOCKET ，错误信息可通过 WSAGetLastError();获得 其中： Af参数指定一个地址族，同时也指定了准备使用那种协议,对于TCP/IP只能是AF_INET Type参数指定套接字的类型，一些协议只能使用某些套接字。 Protocol参数指定使用那一种具体协议。为0时自动根据前面信息选择协议,创建socket,常用的组合： 协议 地址族(af) 套接字类型(type) 协议(Protocol) IP AF_INET TCP SOCK_STREAM IPPROTO_IP UDP SOCK_DGRAM IPPROTO_UDP 例

7、如，要创建基于TCP/IP协议的套接字，则有， SOCKET s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,IPPROTO_IP),3、绑定地址,一台主机可以拥有多个IP地址，绑定地址的目的是通知主机，本程序在哪个IP哪个端口上监听 int bind ( SOCKET s,/刚创建的套接字 struct sockaddr FAR* name,/地址 int namelen )/地址长度,绑定地址,其中： S参数是一个套接字，表示该套接字将在name参数指定的地址名字上执行操作。 name 参数是一个指向struct sockaddr结构的指针。该参数随使用的协议不同而不同。在

8、TCP/IP中常用sockaddr_in 代替： struct sockaddr_in short sin_family; /AF_INET u_short sin_port; /端口号 struct in_addr sin_addr; char sin_zero8; /填充字段 ;,绑定地址- in_addr,ip地址为四个字节，为提供地址方法的灵活性，因此定义了联合体，可以用4个字节或两个短整数或一个长整数方式给出地址 typedef struct in_addr union struct u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4 S_un_b; /4BYTE struct u

9、_short s_w1,s_w2 S_un_w; /2SHORT u_long S_addr; /1LONG S_un; in_addr; 示例： struct sockaddr_in tcpaddr; tcpaddr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);,绑定地址,例如， SOCKET s; int port=5150;/指定端口号要大于1024，避开常用端口 s = socket(); struct sockaddr_in tcpaddr; tcpaddr.sin_family = AF_INET; tcpaddr.sin_port = hto

10、ns(port); tcpaddr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); bind(s,(SOCKADDR*) 注：只有一台机器拥有多个网卡（IP）时，才需要指定在哪个IP监听，否则一般取值INADDR_ANY 此时可能需要下面两个函数 inet_addr()/点分十进制字符串 to long inet_ntoa()/long to 点分十进制字符串,网络字节和主机字节的转换 将主机字节转换为网络字节： u_short htons ( u_short hostshort ) u_long htonl ( u_long hostlong ) 将网络字

11、节转换为主机字节： u_short ntohs ( u_short netshort ) u_long ntohl ( u_long netlong ),网络字节和主机字节的转换,等待连接,int listen( SOCKET s, int backlog ); /等待队列最大长度，通常设为SOMAXCONN ，由系统决定一个合理长度,接受请求,SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr* addr,/发送方的IP int* addrlen ); /需要给定初始值，然后得到确定值 例如： sockaddr_in client_addr; int len=s

12、izeof(sockaddr); while(1) SOCKET SessionSock= accept( s, (sockaddr* ) ,接收消息,int recv( SOCKET s, char* buf, int len, int flags ); /通常设为0,int send( SOCKET s, const char* buf, int len, int flags );,关闭与卸载,当Socket不再使用时： int closesocket( SOCKET s ); 程序退出前，卸载Winsock库 int WSACleanup(),客户端的过程,1、加载Socket DLL

13、2、创建Socket 3、请求连接 int connect( SOCKET s, const struct sockaddr* name, /服务器IP int namelen ); 4、断开连接 5、卸载Winsock,单线程TCP通信程序示例与分析,实例:TcpDemo 分析： 由于单线程的原因，服务器端同时只能为一个用户服务，必须等一个用户释放连接后才能接受下一个用户的请求 由于不是Windows中的消息驱动机制，收发次序由程序决定，没有收到信息时，不能发送，就相当于“一个人聊天时只能应答，不能主动发言”,基于UDP的通信-接收端,1、加载套接字库 2、创建套接字 SOCKET sock

14、Srv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); 3、绑定监听地址 4、等待接收recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*),基于UDP的通信-发送端,1、加载套接字库 2、创建套接字 SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); 3、发送数据 sendto(sockClient,Hello,strlen(Hello)+1,0, (SOCKADDR*),UDP完成一次发送过程示例,示例：UdpDemo 分析：此例只能完成一次单向的信息传送，如果要做到对话，必须双方都建立发送SOCKET和

15、接收SOCKET 只能使用IP地址，而不能使用主机名,名字解析,各协议族都有自己地址解析机制。 IP网络的地址解析函数： gethostbyaddr 该函数根据IP地址得到主机名。 HOSTENT FAR * gethostbyaddr ( const char FAR * addr, /指向要查找的IP地址 int len, /addr的长度 int type /类型，为 AF_INET );,名字解析,gethostbyname 该函数根据主机名得到IP地址。 struct hostent FAR * gethostbyname ( const char FAR * name /指向要查找

16、的主机名 ) 该函数返回struct hostent结构。,struct hostent,struct hostent char FAR *h_name; /是正式的主机名 char FAR * FAR * h_aliases; /是由主机备用名组成的数组 short h_addrtype; /表示返回的地址族 short h_length; / h_addr_list参数的长度 char FAR * FAR * h_addr_list; /是用由主机IP地址组成的列表，是网络字节 ;,名字解析,gethostname 得到本地主机名 int gethostname ( char FAR *

17、name, int namelen ) inet_addr将IP地址的点分格式转换为正确的IN_ADDR结构。 unsigned long inet_addr ( const char FAR * cp ) inet_ntoa 将Internet IP地址转换为点分格式 char FAR * inet_ntoa ( struct in_addr in ),名字解析示例,WSADATA lpd; char HostName101,*p; struct in_addr in; HOSTENT *h; unsigned long *pp; WSAStartup(MAKEWORD(2,2),阻塞模式与

18、非阻塞模式,Windows套接字在两种模式下执行I/O操作：阻塞模式与非阻塞模式，在阻塞模式下，等待接受不能继续执行，一般采用多线程方式编程，以解决进程的等待问题。,阻塞模式下多线程解决方案,启动： listen(ListenSock,5); AfxBeginThread( . ,非阻塞模式：,通过控制套接字函数 int ioctlsocket ( SOCKET s, long cmd, /控制标志，FIONBIO：清楚阻塞标记 u_long FAR* argp )/ 0:cmd Disable 1: cmd Enable 将一个套接字设置为非锁定模式。,非阻塞模式：,例如， unsigned

19、 int ul=1;/ul非0值非阻塞模式 s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); ioctlsocket(s, FIONBIO , (unsigned long *) 在Winsock中共有5种套接字I/O模型：选择模型、异步选择模型、事件选择模型、重叠模型和完成端口模型。,选择模型（Select）,中心是利用select()函数，通过该函数可以判断套接字上是否存在可读的数据，或能否向一个套接字写入数据。该函数的目的是防止应用程序在套接字处于锁定模式时，在一次I/O调用中，进入锁定状态。,select函数的格式如下：,int select ( int nfds,

20、 /被忽略 fd_set FAR * readfds,/检查可读性，是否有可读的数据 fd_set FAR * writefds,/检查可写性，是否有可写的数 fd_set FAR * exceptfds,/检查是否有带外数据 const struct timeval FAR * timeout /struct timeval的指针，确定该函数执行的等待时间，当为NULL时，无限期等待，直到有一个满足的条件返回),select函数参数说明,fd_set是一个集合,常用的操作宏： FD_CLR(s,*set)： 从set中删除s FD_ISSET(s,*set)： 检查s是否是set的一个元素。

21、 FD_SET(s,*set)： 将s加入set FD_ZERO(*set)： 将set初始化为空集合 struct timeval long tv_sec; /以秒为单位指定时间 long tv_usec; /以毫秒为单位指定时间 ;,select举例,SOCKET s; fd_set fds; int ret; while(1) FD_ZERO( If(ret=SOCKET_ERROR) /Error else if(FD_ISSET(s, HWND hWnd; s=socket(); WSAAsyncSelect(s,hWnd,WM_SOCKET, FD_ACCEPT|FD_CLOSE)

22、; ,WSAAsyncSelect举例,BOOL CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg,WPARAM wParam,LPARAM lParam) SOCKET Accept; Switch(uMsg) case WM_SOCKET:/自定义的消息 if(WSAGETSELECTERROR(lParam) closesocket(wParam); break; switch(WSAGETSELECTEVENT(lParam) case FD_ACCEPT: case FD_CLOSE: ,WSAAsyncSelect完整示例,ChatRome,MFC中的Winsock,主要有CAsyncSocket和CSocket类。 CasyncSocket类封装了Winsock API，和Winsock编程的方法几乎一样。CS