Windows网络编程基础-蒲公英云

TCP/IP协议是什么？

TCP/IP的英文全称是Transmission Control Protocol/Internet Protocol，即传输控制协议/网际协议，是一个标准的协议集合。TCP/IP网络模型分为四层：应用层、传输层、网络层、网络接口。TCP/IP协议集合分布在传输层、网络层和数据链路层。其中，传输层包括TCP、UDP，网络层包括IP、ICMP、IGMP，数据链路层包括ARP、RARP。

Socket是什么？

抽象的理解，socket就像一个门，它是应用层众多用户进程与传输层之间的门。我们可以控制门一侧的应用程序，而不能控制传输层这一侧的东西，充其量，只能设置一些TCP参数，如最大缓冲区大小和最大报文段长度等。Socket帮我们屏蔽了底层负责的协议集合，帮我们去组织数据，符合指定的协议。

形象的理解，socket中TCP的编程，就像生活中打电话，你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以对话了。等对话结束，挂断电话结束此次交流。

具体到编程中，套接字socket是由美国伯克利大学在UNIX上推出的一种应用程序访问网络协议的操作系统调用，socket方便了程序员访问TCP/IP协议，更容易开发网络应用软件。后来，套接字被引进到windows平台，成为开发网络应用程序的有效工具。

Windows下socket编程的步骤是怎样的？

以服务器端为例：

1）准备工作

程序包含WINSOCK2.H或MSWSOCK.H，添加动态链接库WS2_32.LIB或WSOCK32.LIB。

2）初始化Windows socket

每个winsock应用都必须加载winsock.dll的相应版本。使用WSAStartup()函数。

3）创建socket

使用socket()函数，函数为SOCKET类型。

4）定地

设置服务器IP地址和端口号，存储地址信息的结构类型为SOCKADDR_IN。

5）绑定

将3）步创建的套接字绑定到4）步中设置的一个已知地址上。

6）开始监听

使用listen()函数。

7）接受客户端连接

8）和客户端通信

9）结束服务并清理Windows Socket和相关数据，或返回第5）步

Windows网络编程中的常用函数和变量类型？

1）创建socket时的两个函数WSASocket和socket

SOCKET WSASocket(
  __in          int af,
  __in          int type,
  __in          int protocol,
  __in          LPWSAPROTOCOL_INFO lpProtocolInfo,
  __in          GROUP g,
  __in          DWORD dwFlags
);
SOCKET WSAAPI socket(
  __in          int af,
  __in          int type,
  __in          int protocol
);

前者是微软专门为windows操作系统开发的socket编程接口，而后者是通用网络编程接口。这里只讨论socke函数。

af，代表协议的地址家族，如果想建立一个UDP或TCP套接字，可用常量AF_INET来指代互联网协议（IP）。

type，代表协议的套接字类型，可以有下面五个值：SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_SEQPACKET、SOCK_RAW、SOCK_RDM。

Protocol，当指定的地址家族和套接字类型有多个条目时，就可以用这个参数来限定使用特定传输，设定为0时，系统根据af和type自动选择相应的传输。

2）定址

服务器打算监听客户机请求时，必须指定一个IP地址和一个端口号；客户机需要和服务器通信时，也必须指定服务器的IP地址和服务端口号。

struct SOCKADDR_IN

{

   short                     sin\_family
   u\_short                  sin\_port;
   structin\_addr         sin\_addr;
   char                      sin\_zero\[8\];

};

sin_family设为AF_INET，以告知winsock此时正在使用IP地址家族。sin_port指定端口号。关于端口号0~1023为固定服务保留的，1024~49151为普通用户的进程或程序使用的。sin_addr用于把一个IP地址保存为一个4字节的数。而inet_addr可把一个点式IP地址转换为一个32位的无符号长整数。这个函数把IP地址当作一个按网络字节顺序排列的32位无符号长整数返回。它的定义如下：

unsigned long inet_addr(
  __in          const char* cp
);

同样，在设置端口号时，也设计“网络字节”顺序和“本机字节”顺序的问题，Inte 86处理器上，用“小头”形式来表示多字节编号：字节的排序是从最无意义的字节到最有意义的字节。在网络上指定IP地址和端口号时，需指定多字节值用“大头”形式来表示，成为“网络字节”顺序。专门用于两者转换的函数是htonl和htons，分别返回长整型或短整型。

3）绑定

将创建的套接字与已知地址绑定，使用bind函数，定义如下：

int bind(
  __in          SOCKET s,
  __in          const struct sockaddr* name,
  __in          int namelen
);

第一个参数s代表等待客户机连接的那个套接字。第二个参数是一个普通的缓冲区，需要根据使用的协议，填充一个struct sockaddr类型的指针。第三个参数代表由协议决定的地址的长度。

4）监听

将套接字设置为监听模式，bind函数只是将一个套接字和一个指定的地址关联在一起，指示一个套接字等候进入连接的函数则是listen。定义如下：

int listen(
  __in          SOCKET s,
  __in          int backlog
);

第一个参数s代表已与指定地址绑定的套接字。第二个参数backlog代表队列中等待处理的请求最大数目。

5）接受请求，

注意：每接受一个连接请求，将返回一个新的套接字，对应于已经接受的那个客户机连接。对于该客户机后续的所有操作，都应使用这个新套接字。原来的那个监听套接字仍然用于接受其他客户机连接，而且仍处于监听模式。

接受请求的函数定义如下：

SOCKET accept(
  __in          SOCKET s,
  __out         struct sockaddr* addr,
  __in_out      int* addrlen
);

第一个参数s代表处于监听模式的套接字，第二个参数代表一个有效的SOCKADDR_IN结构的地址，第三个参数addrlen代表SOCKADDR_IN结构的长度。

6）发起连接（客户机）

连接使用connect函数，其定义如下：

int connect(
  __in          SOCKET s,
  __in          const struct sockaddr* name,
  __in          int namelen
);

第一个参数s代表即将在其上面建立连接的客户机套接字，第二个参数name是服务端套接字地址，第三个参数是套接字地址的长度。

7）数据传输

对于TCP方式，收发数据使用send和recv函数。定义如下：

int send(
  __in          SOCKET s,
  __in          const char* buf,
  __in          int len,
  __in          int flags
);
int recv(
  __in          SOCKET s,
  __out         char* buf,
  __in          int len,
  __in          int flags
);

第一个参数s代表已经建立连接的套接字，第二个参数buf代表字符缓冲区，区内包含即将发送的数据，第三个参数len代表即将发送的缓冲区的字符数。第四个参数flags可为0、MSG_DONTROUTE或MSG_OOB。

对于UDP方式，收发数据使用recvfrom和sendto函数。定义如下：

int recvfrom(
  __in          SOCKET s,
  __out         char* buf,
  __in          int len,
  __in          int flags,
  __out         struct sockaddr* from,
  __in_out      int* fromlen
);
int recvfrom(
  __in          SOCKET s,
  __out         char* buf,
  __in          int len,
  __in          int flags,
  __out         struct sockaddr* from,
  __in_out      int* fromlen
);