基于C#的socket编程的TCP同步实现

[b]一、摘要[/b]

　　总结一下基于C#的TCP传输协议的涉及到的常用方法及同步实现。

[b]二、实验平台[/b]

　　Visual Studio 2010

[b]三、socket编程的一些常用方法（同步实现）[/b]

[b]3.1 命名空间[/b]

　　需要添加的命名空间

using System.Net;
using System.Net.Socket;

[b]3.2 构造新的socket对象[/b]

socket原型：

public socket (AddressFamily addressFamily,SocketType sockettype,ProtocolType protocolType)

(1) AddressFamily 用来指定socket解析地址的寻址方案，Inte.Network标示需要ip版本4的地址，Inte.NetworkV6需要ip版本6的地址；

(2) SocketType 参数指定socket类型，Raw支持基础传输协议访问，Stream支持可靠，双向，基于连接的数据流；

(3) ProtocolType 表示socket支持的网络协议，如常用的TCP和UDP协议。

[b]3.3 定义主机对象[/b]
(1) IPEndPoint类

原型:

a)

public IPEndPoint(IPAddress address,int port)

参数address可以直接填写主机的IP，如"192.168.2.1"；

b)

public IPEndPoint(long address,int port)

参数address整型int64如123456，参数port端口int32，如6655。

(2) 利用DNS服务器解析主机，使用Dns.Resolve方法

原型：

public static IPHostEntry Resolve(string hostname)

参数：待解析的主机名称，返回IPHostEntry类值，IPHostEntry为Inte.Net主机地址信息提供容器，该容器提供存有IP地址列表，主机名称等。

(3) Dns.GetHostByName获取本地主机名称

原型:

public static IPHostEntry GetHostByName(string hostname)

(4) GetHostByAddress

原型：

a)

public static IPHostEntry GetHostByAddress(IPAddress address)

参数：IP地址。

b)

public static IPHostEntry GetHostByAddress(string address)

参数：IP地址格式化字符串。

[b]3.4 端口绑定和监听[/b]

　　同步套接字服务器主机的绑定和端口监听，Socket类的Bind（绑定主机），Listen（监听端口），Accept（接收客户端的连接请求）。

(1) Bind

原型:

public void Bind(EndPoint LocalEP)

参数为主机对象 IPEndPoint

(2) Listen

原型：

public void Listen(int backlog)

参数整型数值，挂起队列最大值

(3) accept

原型：

public socket accept()

返回为套接字对象

[b]3.5 socket的发送和接收方法[/b]

(1) 发送数据

a)socket类的send方法

原型一：

public int Send(byte[] buffer)

参数：待发送的字节数组；

原型二：

public int Send(byte[],SocketFlags)

SocketFlags成员列表：

DontRoute不使用路由表发送，

MaxIOVectorLength为发送和接收数据的wsabuf结构数量提供标准值，

None 不对次调用使用标志，

OutOfBand消息的部分发送或接收，

Partial消息的部分发送或接收，

Peek查看传入的消息。

原型三：

public int Send(byte[],int,SocketFlags)

参数二要发送的字节数

原型四：

public int Send(byte[],int,int,SocketFlags)

参数二为Byte[]中开始发送的位置

b) NetWordStream类的Write方法

原型：

public override void write(byte[] buffer,int offset,int size)

参数分别为：字节数组，开始字节位置，总字节数。

(2) 接收数据

a) Socket类Receive方法

原型一：

public int Receive(byte[] buffer)

原型二：

public int Receive(byte[],SocketFlags)

原型三：

public int Receive(byte[],int,SocketFlags)

原型四：

public int Receive(byte[],int,int,SocketFlags)

Socket类Receive方法的相关参数可参看Socket类Send方法中的参数。

b) NetworkStream类的Read方法

public override int Read(int byte[] buffer,int offset,int size)

参数可参看NetworkStream类的Write方法。

[b]四、TCP传输协议的同步实现[/b]

[b] 4.1 服务器端编程的步骤：[/b]

(1) 创建套接字；

(2) 绑定套接字到一个IP地址和一个端口上(bind())；

(3)将套接字设置为监听模式等待连接请求(listen())；

(4)请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept())；

(5)用返回的套接字和客户端进行通信(send()/recv())；

(6)返回，等待另一连接请求；

(7)关闭套接字。

服务器端代码：

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace net
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//定义接收数据长度变量
int recv;
//定义接收数据的缓存
byte[] data = new byte[1024];
//定义侦听端口
IPEndPoint ipEnd = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 5566);
//定义套接字类型
Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//连接
socket.Bind(ipEnd);
//开始侦听
socket.Listen(10);
//控制台输出侦听状态
Console.Write("Waiting for a client");
//一旦接受连接，创建一个客户端
Socket client = socket.Accept();
//获取客户端的IP和端口
IPEndPoint ipEndClient = (IPEndPoint)client.RemoteEndPoint;
//输出客户端的IP和端口
Console.Write("Connect with {0} at port {1}", ipEndClient.Address, ipEndClient.Port);
//定义待发送字符
string welcome = "Welcome to my server";
//数据类型转换
data = Encoding.ASCII.GetBytes(welcome);
//发送
client.Send(data, data.Length, SocketFlags.None);
while (true)
{
//对data清零
data = new byte[1024];
//获取收到的数据的长度
recv = client.Receive(data);
//如果收到的数据长度为0，则退出
if (recv == 0)
break;
//输出接收到的数据
Console.Write(Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv));
//将接收到的数据再发送出去
client.Send(data, recv, SocketFlags.None);
}
Console.Write("Disconnect form{0}", ipEndClient.Address);
client.Close();
socket.Close();
}
}
}

[b]4.2 客户端编程的步骤：[/b]

(1) 创建套接字；

(2) 向服务器发出连接请求(connect())；

(3) 和服务器端进行通信(send()/recv())；

(4) 关闭套接字。

客户端代码：

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace client
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//定义发送数据缓存
byte[] data = new byte[1024];
//定义字符串，用于控制台输出或输入
string input, stringData;
//定义主机的IP及端口
IPAddress ip = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
IPEndPoint ipEnd = new IPEndPoint(ip, 5566);
//定义套接字类型
Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//尝试连接
try
{
socket.Connect(ipEnd);
}
//异常处理
catch (SocketException e)
{
Console.Write("Fail to connect server");
Console.Write(e.ToString());
return;
}
//定义接收数据的长度
int recv = socket.Receive(data);
//将接收的数据转换成字符串
stringData = Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv);
//控制台输出接收到的数据
Console.Write(stringData);

//定义从键盘接收到的字符串
input = Console.ReadLine();

//将从键盘获取的字符串转换成整型数据并存储在数组中
data = Encoding.ASCII.GetBytes(input);
//发送该数组
socket.Send(data, data.Length, SocketFlags.None);

while (true)
{
//

//如果字符串是"exit"，退出while循环
if (input == "exit")
{
break;
}
//对data清零
data = new byte[1024];
//定义接收到的数据的长度
recv = socket.Receive(data);
//将接收到的数据转换为字符串
stringData = Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv);
//控制台输出字符串
Console.Write(stringData);
//发送收到的数据
socket.Send(data, recv, 0);

}
Console.Write("disconnect from server");
socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
socket.Close();
}

}
}

　　上述代码实现了，当连接建立之后，客户端向服务器端发送键盘输入的字符，服务器端收到字符后，显示在控制台并发送给客户端，客户端收到字符后，显示在控制台并再次发送给服务器端，如此循环。

[b]五、实验结果[/b]

　　先后运行服务器端程序和客户端程序，控制台界面如下：



图1 服务器端控制台

　　当连接建立后，服务器端控制台显示等待客户端的状态"Waiting for a client"，并打印出连接信息。



图2 客户端控制台

　　当连接建立后，客户端收到来自服务器端发送的字符串"Welcome to my server"。

　　之后，客户端通过键盘发送数据，二者循环接收并发送，控制台分别如下：



图3 服务器控制台



图4 客户端控制台

[b]六、几点说明[/b]

[b]6.1 传输速度[/b]

　　(1) 增大发送和接收的数组可提升传输速度，即增加一次实际发送数据的数量可以提高传输速度，但数组中数据的个数也不能一味的增大。需要说明的，由于地层MIT的限制，底层具体实现的时候每次发送的数据仍是不超过1510个的。

　　(2) 将控制台界面最小化后，速度也会有翻倍的提升。

[b]6.2 MFC的转换[/b]

　　为了使传输协议更有可观性和使用性，通常做成MFC的样式，具体的使用已在"基于TCP协议的网络摄像头的设计与实现"应用。