Windows Socket的UDP和TCP编程介绍

1:网络中进程之间如何通信

　　为了实现进程之间通信，首要解决的问题是如何唯一标识一个进程，在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程，但是在网络中则是行不通的，其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的"ip 地址"可以唯一标识网络中的主机，而"传输层的协议+端口"可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用(ip地址，谢谢，端口)就可以标识网络中的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。而现在几乎所有网络应用程序都是采用socket来通信的，那么什么是socket呢？

2：套接字(socket)

　　socket起源于Unix,而Unix/Linux基本哲学之一就是"一切皆文件"，都可以用"打开Open -> 读写write/read ->关闭close"模式来操作，socket就是该模式的一个实现，socket就是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作(读/写IO、打开、关闭)，说白了Socket就是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。socket把复杂的TCP/IP协议族隐藏在socket接口后面，对用户来说就是一组简单的接口。让socket去组织数据，以符合指定的协议。

　　随着Unix的应用推广，套接字有被引进了windows等操作系统，套接字通常只与同一区域的套接字交换数据，windows只支持一个通信区域，网际域(AF_INET)，这个域被使用网际协议簇的通信进程。

3：客户机/服务器模式

　　在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户机/服务器模式(client/server),即客户向服务器提出请求，服务器接受到请求后提出相应的服务。

服务器：

　(1):首先服务器先要启动，打开一个通信通道并告知本机，它愿意在某一个地址和端口上接收客户请求。

　(2):等待客户请求到达该端口。

　(3):接收服务请求，处理该客户请求，服务完成后，关闭此进程与客户的通信链路，并终止。

　(4):返回第二步，等待另一个客户请求

　(5):关闭服务器

客户方：

　(1):打开一个通信通道，并连接到服务器所在的主机特定的端口。

　(2):向服务器发送请求，等待并接收应答，继续提出请求。

　(3):请求结束后关闭通信信道并终止

4:基于TCP(面向连接)的socket编程

服务器端先初始化Socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listlen),调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect),如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了，客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。

5:基于UDP(面向无连接)的socket编程

服务器先创建socket，将socket绑定(bind)一个本地地址和端口上，等待数据传输(recvfrom).这个时候如果有个客户端创建socket，并且向服务器发送数据(sendto)，服务器就建立了连接，实现了数据的通信，连接结束后关闭连接.

6:UDP例子

　　Server端

 1 //注：需要在stdafx.h 里面添加 #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
 2 #include"stdafx.h"
 3 #include <winsock2.h>
 4 #include <ws2tcpip.h>
 5 #include <stdio.h>
 6 #include <windows.h>
 7 using namespace std;  
 8 
 9 #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")          //add ws2_32.lib  
10 
11 int main()
12 {
13     WORD wVersionRequested;
14     WSADATA wsaData;
15     int err;
16 
17     wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);
18 
19     err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);
20     if (err != 0) 
21     {                                 
22         printf("WSAStartup failed with error: %d
", err);
23         return 1;
24     }
25 
26     if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2) 
27     {
28         printf("Could not find a usable version of Winsock.dll
");
29         WSACleanup();
30         return 1;
31     }
32     else
33     {
34         printf("The Winsock 2.2 dll was found okay
");
35     }
36 
37     SOCKET sockSrv = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0); //创建一个socket句柄;
38     if( sockSrv == INVALID_SOCKET )
39     {  
40         printf("socket() fail:%d
",WSAGetLastError());
41         return -2;  
42     } 
43 
44     SOCKADDR_IN  addrServ;
45     memset(&addrServ,0,sizeof(addrServ));
46     addrServ.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
47     addrServ.sin_family = AF_INET;
48     addrServ.sin_port = htons(4999); //从"主机字节顺序" 转变为 "网络字节顺序"
49 
50     err = bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrServ,sizeof(SOCKADDR)); //把socket 绑定到指定地址上
51     if( err != 0 )  
52     {  
53         printf("bind()fail:%d
",WSAGetLastError());  
54         return -3;  
55     } 
56 
57     SOCKADDR_IN  addrClient;
58     memset(&addrClient,0,sizeof(addrClient)); //在设置每个地址成员之前，整个addr结构应该被初始化0;
59     int length = sizeof(SOCKADDR);
60     char recvBuf[100];
61     printf("waiting for client connect!!!!
");
62     recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&length);
63 
64     printf("recvfrom client:: %s
",recvBuf);
65 
66     closesocket(sockSrv);
67 
68     WSACleanup();
69 
70     system("PAUSE");
71     return 0;
72 }

Client端

 1 // 注：需要在stdafx.h 里面添加 #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
 2 //
 3 #include"stdafx.h"
 4 #include <winsock2.h>
 5 #include <ws2tcpip.h>
 6 #include <stdio.h>
 7 #include <windows.h>
 8 using namespace std;  
 9 
10 #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")          //add ws2_32.lib  
11 
12 int main()
13 {
14     WORD wVersionRequested;
15     WSADATA wsaData;
16     int err;
17 
18     wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);
19 
20     err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);
21     if (err != 0) 
22     {                                 
23         printf("WSAStartup failed with error: %d
", err);
24         return 1;
25     }
26 
27     if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2) 
28     {
29         printf("Could not find a usable version of Winsock.dll
");
30         WSACleanup();
31         return 1;
32     }
33     else
34     {
35         printf("The Winsock 2.2 dll was found okay
");
36     }
37 
38 
39     SOCKET sockClient = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0);
40 
41     SOCKADDR_IN  addrServ;
42     memset(&addrServ,0,sizeof(addrServ));
43     addrServ.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
44     addrServ.sin_family = AF_INET;
45     addrServ.sin_port = htons(4999);
46     printf("begin to send data to server::Hello
");
47     sendto(sockClient,"Hello
",strlen("Hello
")+1,0,(SOCKADDR*)&addrServ,sizeof(SOCKADDR));
48 
49     closesocket(sockClient);
50 
51     system("PAUSE");
52     WSACleanup();
53 
54     return 0;
55 }

输出的结果为:

7:TCP例子

Server端

 1 #include"stdafx.h"
 2 #include <winsock2.h>  
 3 #include <iostream>  
 4 
 5 #include <string.h>  
 6 using namespace std;  
 7 
 8 #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")          //add ws2_32.lib  
 9 
10 
11 const int DEFAULT_PORT = 8000;  
12 int main(int argc,char* argv[])  
13 {  
14 
15     WORD    wVersionRequested;  
16     WSADATA wsaData;  
17     int     err,iLen;  
18     wVersionRequested   =   MAKEWORD(2,2);  
19 
20     err =  WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData); 
21     if( err!=0 )  
22     {  
23         printf("WSAStartup failed with error: %d
", err); 
24         return -1;  
25     }  
26     if ( LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2 ) 
27     {
28         printf("Could not find a usable version of Winsock.dll
");
29         WSACleanup();
30         return 1;
31     }
32     else
33     {
34         printf("The Winsock 2.2 dll was found okay
");
35     }
36 
37     SOCKET sockSrv = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  
38     if( sockSrv == INVALID_SOCKET )
39     {  
40         printf("socket() fail:%d
",WSAGetLastError());
41         return -2;  
42     }  
43 
44     SOCKADDR_IN addrSrv;  
45     memset(&addrSrv,0,sizeof(addrSrv));
46     addrSrv.sin_family = AF_INET;  
47     addrSrv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
48     addrSrv.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);  
49 
50     err = bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));  
51     if( err != 0 )  
52     {  
53         printf("bind()fail:%d
",WSAGetLastError());  
54         return -3;  
55     }  
56 
57     err = listen( sockSrv,5 );//listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字，第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数
58     if( err != 0 )  
59     {  
60         printf("listen()fail:%d
",WSAGetLastError());
61         return -4;  
62     } 
63     printf("Server waitting...!!!!!
");  
64     SOCKADDR_IN addrClt;  
65     int len = sizeof(SOCKADDR);  
66     memset(&addrClt,0,len);
67 
68     while(1)  
69     {  
70         SOCKET sockConn = accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClt,&len);  
71         char sendBuf[1024],hostname[100];  
72         if( gethostname(hostname,100) != 0 ) 
73         {
74             strcpy_s(hostname,strlen("None")+1,"None");  
75         }
76         sprintf_s(sendBuf,sizeof(sendBuf),"Welecome %s connected to %s!",inet_ntoa(addrClt.sin_addr),hostname);  
77 
78         err = send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);  
79 
80         char recvBuf[1024]="";  
81         iLen = recv(sockConn,recvBuf,1024,0);  
82 
83         recvBuf[iLen]=''; 
84         printf(recvBuf);
85 
86         closesocket(sockConn);  
87     }  
88 
89     closesocket(sockSrv);  
90 
91     WSACleanup();  
92     return 0;  
93 }

Client端

 1 // client.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
 2 //
 3 #include"stdafx.h"
 4 #include <winsock2.h>  
 5 #include <iostream>  
 6 
 7 #include <string.h>  
 8 using namespace std;  
 9 
10 #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")          
11 
12 
13 const int DEFAULT_PORT = 8000;  
14 int main(int argc,char* argv[])  
15 {  
16 
17     WORD    wVersionRequested;  
18     WSADATA wsaData;  
19     int     err,iLen;  
20     wVersionRequested   =   MAKEWORD(2,2);
21 
22     err =   WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData); //load win socket  
23     if( err != 0 )  
24     {  
25         printf("WSAStartup failed with error: %d
", err);
26         return -1;  
27     }  
28 
29     SOCKET sockClt = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  
30     if( sockClt == INVALID_SOCKET )
31     {  
32         printf("socket() fail:%d
",WSAGetLastError());
33         return -2;  
34     }  
35 
36     SOCKADDR_IN addrSrv;  
37     memset(&addrSrv,0,sizeof(addrSrv));
38     addrSrv.sin_family = AF_INET;  
39     addrSrv.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  
40     addrSrv.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);  
41 
42     err = connect(sockClt,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));  
43 
44     if(err ==INVALID_SOCKET)  
45     {  
46         printf("connect()fail:%d
",WSAGetLastError());   
47         return -1;  
48     }  
49 
50     char sendBuf[1024],hostname[100];  
51     if( gethostname(hostname,100) != 0 ) //如果没有错误的时候gethostname会返回0;
52     {
53         strcpy_s(hostname,strlen("None")+1,"None");  
54     }
55     strcpy_s(sendBuf,strlen(hostname)+1,hostname);  
56     strcat_s(sendBuf,sizeof(sendBuf)," have connected to you!");  
57     err = send(sockClt,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);  
58 
59     char recvBuf[1024]="";  
60     iLen = recv(sockClt,recvBuf,1024,0);  
61 
62     if( iLen == 0 )  
63     {
64         return -3; 
65     }
66     else if( iLen == SOCKET_ERROR )
67     {  
68         printf("recv() fail:%d
",WSAGetLastError()); 
69         return -4;  
70     }  
71     else  
72     {  
73         recvBuf[iLen] = '';  
74         printf(recvBuf);  
75         printf("
");
76     }  
77     closesocket(sockClt);  
78 
79     WSACleanup();  
80     system("PAUSE");  
81     return 0;  
82 }

输出的结果为