C#TCP协议的程序设计

1、C#网络通信程序设计,第3章 基于TCP协议的程序设计,本章的主要内容,学习内容： （1）了解TCP协议的特点与数据包格式； （2）理解阻塞模式和非阻塞模式的特点及其应用； （3）掌握同步套接字编程和异步套接字编程方法； （4）掌握TcpListener和TcpClient的综合应用方法。 学习目标： （1）掌握基于TCP协议的同步/异步套接字编程方法； （2）学会基于C/S结构的网络聊天程序设计与实现能力,8/12/2020,2,4.1 TCP协议介绍,(1) TCP协议提供服务的特点: 面向连接的传输； 端到端的通信； 高可靠性，确保传输数据的正确性，不出现丢失或乱序； 全双工方式传输；

2、采用字节流方式，即以字节为单位传输字节序列； 紧急数据传送功能。,8/12/2020,3,(2) TCP数据包格式,注意标志位的作用 注意选项的作用, 如何使用选项部分?,8/12/2020,4,(3) TCP协议的通信特点,3次握手; 4次挥手; 回顾拥塞控制,8/12/2020,5,(4) TCP的常见端口,8/12/2020,6,4.2 阻塞模式/非阻塞模式,同步 异步 阻塞模式: 读、写、连接、接收 非阻塞模式,8/12/2020,7,4.2.1 阻塞模式的效率提升方法,(1) 超时控制方法 套接字选项设置：SetSockOption(), GetSockOption() 应用示例：

3、Socket socketTimeout=new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp); IPEndPoint myHost=new IPEndPoint(IPAddress.Any,8080); socketTimeout.SetSocket Option(SocketOptionLevel.Socket,SocketOptionName. ReceiveTimeout,3000); 定时器,8/12/2020,8,(2) 套接字多路复用方法,C#使用Socket类提供的Select方法。

4、应用示例： ArrayList socketList=new ArrayList(5); socketList.Add(sock1); socketList.Add(sock2); Socket.Select(socketList,null,null,1000); Byte buffer=new type1024; for(int i=0;isocketList.Length-1;i+) socketListi.Receive(buffer); Console.WriteLine(System.Text.Encoding.ASCII.GetString(buffer); 这样，Select方法

5、将监视sock1和sock2两个套接字上接收的数据。,8/12/2020,9,(3) 调用异步选择函数AsyncSelect(),在VC+编程环境中使用； 对于winsock 2.0，采用： WSAAsyncSelect()函数,8/12/2020,10,4.2.2 非阻塞模式的应用,(1) 非阻塞套接字 Socket sock=new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream,Protocol Type.Tcp); sock. Blocking=false; (2) 异步套接字 采用异步回调AsyncCallback，委托为应用

6、程序提供完成异步操作。,8/12/2020,11,4.3 同步套接字编程技术,常规的网络聊天程序，相互发送文字信息。 服务器监听， 网络接收数据， 数据发送； 客户机发出连接请求，数据发送与接收。,8/12/2020,12,服务器“开始监听”的主要代码,this.btnStartListen.Enabled=false; IPAddress ip=IPAddress.Parse(this.textBoxIP.Text); IPEndPoint server=new IPEndPoint(ip,Int32.Parse(this.textBoxPort.Text); socket=new Sock

7、et(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp); socket.Bind(server); /监听客户端连接 socket.Listen(10); newSocket=socket.Accept(); /显示客户IP和端口号 this.lbState.Items.Add(与客户+newSocket.RemoteEndPoint.ToString()+ 建立连接); /创建一个线程接收客户信息 thread=new Thread(new ThreadStart(AcceptMessage); thread.Sta

8、rt();,8/12/2020,13,服务器“数据接收”的主要代码,NetworkStream netStream=new NetworkStream(newSocket); byte datasize=new byte4; netStream.Read(datasize,0,4); int size=System.BitConverter.ToInt32(datasize,0); Byte message=new bytesize; int dataleft=size; int start=0; while(dataleft0) int recv=netStream.Read(message

9、,start,dataleft); start+=recv; dataleft-=recv; ,接收数据的方法有2种： 使用Socket类的Receive方法 使用NetworkStream类的Read方法。Read方法的返回值是一个整数，表明实际从TCP缓冲区中读取的字节数，可能少于远端发来的数据量。,8/12/2020,14,服务器“数据发送”的主要代码,发送数据也有2种方法： 使用Socket类的Send方法，应用示例： byte bytes=new byte2048; string message=测试数据发送; bytes=System.Text.Encoding.Unicode.G

10、etBytes(message); newSocket.Send(bytes, bytes.Length, SocketFlags.None); 使用NetworkStream类的Write方法 ，能够保证将用户数据全部发送到TCP缓冲区中，自动完成。不需要用户管理，简化了编程工作。 string str=this.rtbSend.Rtf; int i=str.Length; byte datasize=new byte4; datasize=System.BitConverter.GetBytes(i); /将位整数值转换为字节数组 byte sendbytes=System.Text.En

11、coding.Unicode.GetBytes(str); NetworkStream netStream=new NetworkStream(newSocket); netStream.Write(datasize,0,4); netStream.Write(sendbytes,0,sendbytes.Length); netStream.Flush(); this.rtbSend.Rtf=;,8/12/2020,15,客户机“连接请求”的主要代码,IPAddress ip=IPAddress.Parse(this.tbIP.Text); IPEndPoint server=new IPEn

12、dPoint(ip, Int32.Parse(this.tbPort.Text); socket=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); try socket.Connect(server); catch MessageBox.Show(与服务器连接失败！); return; this.btnRequest.Enabled=false; this.lbState.Items.Add(与服务器连接成功); Thread thread=new Thread(new ThreadStart

13、(AcceptMessage); thread.Start();,8/12/2020,16,4.4 异步套接字编程技术,8/12/2020,17,(1) 客户机发出连接请求,客户端使用BeginConnect方法发出连接请求给服务器： Socket socket=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); IPEndPoint iep=new IPEndPoint(IPAddress.Parse(),8000); socket.BeginConnect(iep,new

14、AsyncCallback(ConnectServer),socket); private void ConnectServer(IAsyncResult ar) clientSocket=(Socket)ar.AsyncState; clientSocket.EndConnect(ar); clientSocket.BeginReceive(data,0,dataSize,SocketFlags.None, new AsyncCallback(ReceiveData),clientSocket); ,8/12/2020,18,(2) 服务器接收连接请求,private Socket serv

15、erSocket,newSocket; IPHostEntry myHost=new IPHostEntry(); myHost=Dns.GetHostByName(NetHost);/主机名称NetHost IPAddress myIP=IPAddress.Parse(myHost.AddressList0.ToString();/选取第1个地址 IPEndPoint iep=new IPEndPoint(myIP,8000); serverSocket=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,Protocol Type

16、.Tcp); serverSocket.Bind(iep); serverSocket.Listen(5);/监听队列为5 /开始异步接收连接请求 serverSocket.BeginAccept(new AsyncCallback(AcceptConnection),serverSocket);,8/12/2020,19,(3) 服务器发送和接收数据,一旦服务器接收到一个客户机连接请求，AsyncCallback委托将自动调用AcceptConnection方法。 private void AcceptConnection(IAsyncResult ar) Socket myServer=(

17、Socket)ar.AsyncState; /异步接收传入的连接，并创建新的Socket来处理远程主机通信 newSocket=myServer.EndAccept(ar); byte message=System.Text.Encoding.Unicode.GetBytes(客户你好！); newSocket.BeginSend(message,0,message.Length,SocketFlags.None,new AsyncCallback(SendData),newSocket); ,8/12/2020,20,SendData方法,当套接字准备好发送的数据时，会自动调用SendDat

18、a方法。EndSend方法用于完成数据发送，并返回成功发送的字节数。该段程序示例如下： private void SendData(IAsyncResult ar) Socket client=(Socket)ar.AsyncState; try newSocket.EndSend(ar); client.BeginReceive(data,0,dataSize,SocketFlags.None, new AsyncCallback (ReceiveData),client); 异步接收数据 catch client.Close(); serverSocket.BeginAccept(new

19、AsyncCallback(AcceptConnection),server Socket); /开始异步接收新的连接请求 ,8/12/2020,21,课堂思考,如何图形化描述以上异步套接字各种状态之间的状态变化？如状态转换图？,8/12/2020,22,4.5 基于TcpClient类和TcpListener类的编程,TcpClient类和TcpListener类是构建于Socket之上，提供了更高抽象级别的TCP服务，便于程序员快速编写网络程序。 TcpClient类用于客户机，TcpListener类用于服务器。,8/12/2020,23,(1) TcpClient类的使用方法,第12

20、阶段: 方法1: 先创建,后连接: /创建TcpClient实例 TcpClient client=new TcpClient(); /向服务器发出连接请求 client.Connect(,8000); 方法2 : 直接指定和连接服务器: TcpClient client=new TcpClient(,8000); 方法3: 指定IPEndPoint的方式： IPEndPoint localEndPoint=new IPEndPoint(IPAddress.Parse(8),8010); TcpClient

21、client=new TcpClient(localEndPoint); client.Connect(,8000);,4个阶段: 创建实例、连接服务器、收发数据和关闭连接。,8/12/2020,24,(1) TcpClient类的使用方法,/第三阶段: 数据接收 netStream=client.GetStream(); sr=new StreamReader(netStream,System.Text.Encoding.Unicode); str=sr.ReadLine(); Console.WriteLine(str); /第三阶段:数据发送 ws=cli

22、ent.GetStream(); ws.Write(data,0,data.Length); /或者 sw=new StreamWriter(ws,System.Text.Encoding.Unicode); sw.WriteLine(str); sw.Flush(); . /第4阶段：连接关闭 client.Close();,4个阶段: 创建实例、连接服务器、收发数据和关闭。,8/12/2020,25,(2) TcpListener类的使用方法,TcpListener类用于监听和接收传入的连接请求，包括创建实例、监听连接、接收连接请求、收发数据和停止服务共5个阶段。 典型用法如下： IPAddress localAddress=Dns.Resolve(Dns.GetHostName().AddressList0; IPEndPoint loc