C#网络编程（基本概念）

网络编程基本概念

1、面向连接的传输协议：TCP

TCP是面向连接的，就是说两个远程主机（实际进程间通信），必须首先进行一个握手过程，确认连接成功，之后才能传输实际的数据。比如说进程A想将字符串“My name is XXX”发给进程B，它首先要建立连接。在这一过程中，它首先需要知道进程B的主机地址和端口号。随后发送一个不包含实际数据的请求报文，如果进程B接收到了这个报文并向进程A回复一个报文，进程A随后才发送实际的字符串。

TCP是全双工的。意思是说如果建立连接后数据就既可以由A流向B，也可以由B流向A。除此以外，还是点对点的，就是发送中，通过一个连接将数据发给多个接收方是不可能的。

TCP是可靠的数据传输，连接建立后，数据的发送一定能够到达，并且是有序的，比如说你发送给abcd接收到的也是abcd。

2、套接字

在网络编程中与TCP相关的最重要的一个概念就是套接字。我们应该知道网络七层协议，如果我们将上面的应用层、表示层、会话层笼统地算作一层，那么我们编写的网络应用程序就位于应用层，而大家知道TCP是属于传输层的协议，那么我们在应用层如何使用传输层的服务呢 （消息发送或者文件上传下载）？大家知道在应用程序中我们用接口来分离实现，在应用层和传输层之间，则是使用套接字来进行分离。它就像是传输层为应用层开 的一个小口，应用程序通过这个小口向远程发送数据，或者接收远程发来的数据；而这个小口以内，也就是数据进入这个口之后，或者数据从这个口出来之前，我们 是不知道也不需要知道的，我们也不会关心它如何传输，这属于网络其它层次的工作。

举个例子，如果你想写封邮件发给远方的朋友，那么你如何写信、将信打包，属于应用层，信怎么写，怎么打包完全由我们做主；而当我们将信投入邮筒时， 邮筒的那个口就是套接字，在进入套接字之后，就是传输层、网络层等（邮局、公路交管或者航线等）其它层次的工作了。我们从来不会去关心信是如何从西安发往 北京的，我们只知道写好了投入邮筒就OK了。可以用下面这两幅图来表示它：



在.NET中，尽管我们可以直接对套接字编程，但是.NET提供了两个类将对套接字的编程进行了一个封装，使我们的使用能够更加方便，这两个类是TcpClient和TcpListener，它与套接字的关系如下：



从上面图中可以看出TcpClient和TcpListener对套接字进行了封装。从中也可以看出，TcpListener位于接收流的位 置，TcpClient位于输出流的位置（实际上TcpListener在收到一个请求后，就创建了TcpClient，而它本身则持续处于侦听状态，收发数据都可以由TcpClient完成。）。

我们考虑这样一种情况：两台主机，主机A和主机B，起初它们谁也不知道谁在哪儿，当它们想要进行对话时，总是需要有一方发起连接，而另一方则需要对本机的某一端口进行侦听。而在侦听方收到连接请求、并建立起连接以后，它们之间进行收发数据时，发起连接的一方并不需要再进行侦听。因为连接是全双工的，它可以使用现有的连接进行收发数据。而我们前面已经做了定义：将发起连接的一方称为客户端，另一段称为服务端，则现在可以得出：总是服务端在使用TcpListener类，因为它需要建立起一个初始的连接。

3、网络聊天程序的三种模式



当采用这种模式时，即是所谓的完全点对点模式，此时每台计算机本身也是服务器，因为它需要进行端口的侦听。实现这个模式的难点是：各个主机（或终 端）之间如何知道其它主机的存在？此时通常的做法是当某一主机上线时，使用UDP协议进行一个广播（Broadcast），通过这种方式来“告知”其它主 机自己已经在线并说明位置，收到广播的主机发回一个应答，此时主机便知道其他主机的存在。



第二种方式较好的解决了上面的问题，它引入了服务器，由这个服务器来专门进行广播。服务器持续保持对端口的侦听状态，每当有主机上线时，首先连接至 服务器，服务器收到连接后，将该主机的位置（地址和端口号）发往其他在线主机（绿色箭头标识）。这样其他主机便知道该主机已上线，并知道其所在位置，从而 可以进行连接和对话。在服务器进行了广播之后，因为各个主机已经知道了其他主机的位置，因此主机之间的对话就不再通过服务器（黑色箭头表示），而是直接进 行连接。因此，使用这种模式时，各个主机依然需要保持对端口的侦听。在某台主机离线时，与登录时的模式类似，服务器会收到通知，然后转告给其他的主机。



第三种模式是我觉得最简单也最实用的一种，主机的登录与离线与第二种模式相同。注意到每台主机在上线时首先就与服务器建立了连接，那么从主机A发往 主机B发送消息，就可以通过这样一条路径，主机A --> 服务器 --> 主机B，通过这种方式，各个主机不需要在对端口进行侦听，而只需要服务器进行侦听就可以了，大大地简化了开发。

而对于一些较大的文件，比如说图片或者文件，如果想由主机A发往主机B，如果通过服务器进行传输效率会比较低，此时可以临时搭建一个主机A至主机B之间的连接，用于传输大文件。当文件传输结束之后再关闭连接（桔红色箭头标识）。

除此以外，由于消息都经过服务器，所以服务器还可以缓存主机间的对话，即是说当主机A发往主机B时，如果主机B已经离线，则服务器可以对消息进行缓存，当主机B下次连接到服务器时，服务器自动将缓存的消息发给主机B。

文章最后采用的即是此种模式，不过没有实现过多复杂的功能。接下来我们的理论知识告一段落，开始下一阶段――漫长的编码。