Windows Socket 套接字编程原理(转载)
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Windows Socket 套接字编程原理(转载)
原文地址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_7c35df9b0100x64v.html
一、客户机/服务器模式
在TCP/IP网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/服务器模式(Client/Server model)。该模式的建立基于以下两点：1、非对等作用；2、通信完全是异步的。客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式：
首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务：（过程如下）
1、打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。
2、等待客户请求到达该端口。
3、接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。
4、返回第二步，等待另一客户请求
5、关闭服务器。
客户方：
1、打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。
2、向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求……
3、请求结束后关闭通信通道并终止。
二、套接字
◆先看定义：
◆Socket相当于进行网络通信两端的插座，只要对方的Socket和自己的Socket有通信联接，双方就可以发送和接收数据了。其定义类似于文件句柄的定义。
◆Socket有五种不同的类型：
1、流式套接字(stream socket)
定义：
流式套接字提供了双向、有序的、无重复的以及无记录边界的数据流服务，适合处理大量数据。它是面向联结的，必须建立数据传输链路，同时还必须对传输的数据进行验证，确保数据的准确性。因此，系统开销较大。
2、 数据报套接字(datagram socket)
定义：
数据报套接字也支持双向的数据流，但不保证传输数据的准确性，但保留了记录边界。由于数据报套接字是无联接的，例如广播时的联接，所以并不保证接收端是否正在侦听。数据报套接字传输效率比较高。
3、原始套接字(raw-protocol interface)
定义：
原始套接字保存了数据包中的完整IP头，前面两种套接字只能收到用户数据。因此可以通过原始套接字对数据进行分析。
其它两种套接字不常用，这里就不介绍了。
◆Socket开发所必须需要的文件(以WinSock V2.0为例)：
头文件：Winsock2.h
库文件：WS2_32.LIB
动态库：W32_32.DLL
一些重要的定义
1、数据类型的基本定义：这个大家一看就懂。
2、 网络地址的数据结构，有一个老的和一个新的的，请大家留意，如果想知道为什么，
请发邮件给Bill Gate。其实就是计算机的IP地址，不过一般不用用点分开的IP地
址，当然也提供一些转换函数。
◆ 旧的网络地址结构的定义，为一个4字节的联合：
其实完全不用这么麻烦，请看下面:
◆ 新的网络地址结构的定义：
非常简单，就是一个无符号长整数 unsigned long。举个例子：IP地址为127.0.0.1的网络地址是什么呢？请看定义：
3、 套接字地址结构
(1)、sockaddr结构：
sa_family为网络地址类型，一般为AF_INET，表示该socket在Internet域中进行通信，该地址结构随选择的协议的不同而变 化，因此一般情况下另一个与该地址结构大小相同的sockaddr_in结构更为常用，sockaddr_in结构用来标识TCP/IP协议下的地址。换 句话说，这个结构是通用socket地址结构，而下面的sockaddr_in是专门针对Internet域的socket地址结构。
(2)、sockaddr_in结构
sin _family为网络地址类型，必须设定为AF_INET。sin_port为服务端口，注意不要使用已固定的服务端口，如HTTP的端口80等。如果端 口设置为0，则系统会自动分配一个唯一端口。sin_addr为一个unsigned long的IP地址。sin_zero为填充字段，纯粹用来保证结构的大小。
◆ 将常用的用点分开的IP地址转换为unsigned long类型的IP地址的函数：
用法：
unsigned long addr=inet_addr("192.1.8.84")◆ 如果将sin_addr设置为INADDR_ANY，则表示所有的IP地址，也即所有的计算机。
#define INADDR_ANY (u_long)0x000000004、 主机地址：
先看定义：
另外还有几个类似的结构，这里就不一一介绍了。
5、 常见TCP/IP协议的定义：
具体是什么协议，大家一看就知道了。
套接字的属性
为了灵活使用套接字，我们可以对它的属性进行设定。
1、 属性内容：
2、 读取socket属性：
int getsockopt(SOCKET s, int level, int optname, char FAR * optval, int FAR * optlen)s为欲读取属性的套接字。level为套接字选项的级别，大多数是特定协议和套接字专有的。如IP协议应为 IPPROTO_IP。
optname为读取选项的名称 optval为存放选项值的缓冲区指针。 optlen为缓冲区的长度用法：
int ttl=0; //读取TTL值 int rc = getsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl)); //来自MS platform SDK 20033、 设置socket属性：
int setsockopt(SOCKET s,int level, int optname,const char FAR * optval, int optlen)s为欲设置属性的套接字。
level为套接字选项的级别，用法同上。
optname为设置选项的名称
optval为存放选项值的缓冲区指针。
optlen为缓冲区的长度
用法：
套接字的使用步骤
1、启动Winsock：对Winsock DLL进行初始化，协商Winsock的版本支持并分配必要的
资源。（服务器端和客户端）
如果加载成功后数据为：
wVersion＝2表示加载版本为2.0。 wHighVersion＝514表示当前系统支持socket最高版本为2.2。 szDescription="WinSock 2.0" szSystemStatus="Running"表示正在运行。 iMaxSockets＝0表示同时打开的socket最大数，为0表示没有限制。 iMaxUdpDg＝0表示同时打开的数据报最大数，为0表示没有限制。 lpVendorInfo没有使用，为厂商指定信息预留。该函数使用方法：
WORD wVersion=MAKEWORD(2,0); WSADATA wsData; int nResult= WSAStartup(wVersion,&wsData); if(nResult !=0) { //错误处理 }2、创建套接字：（服务器端和客户端）
SOCKET socket( int af, int type, int protocol ); af为网络地址类型，一般为AF_INET，表示在Internet域中使用。 type为套接字类型，前面已经介绍了。 protocol为指定网络协议，一般为IPPROTO_IP。用法：
SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP); if(sock==INVALID_SOCKET) { //错误处理 }3、套接字的绑定：将本地地址绑定到所创建的套接字上。（服务器端和客户端）
int bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen ) s为已经创建的套接字。 name为socket地址结构，为sockaddr结构，如前面讨论的，我们一般使用sockaddr_in 结构，在使用再强制转换为sockaddr结构。 namelen为地址结构的长度。用法：
sockaddr_in addr; addr. sin_family=AF_INET; addr. sin_port= htons(0); //保证字节顺序 addr. sin_addr.s_addr= inet_addr("192.1.8.84") int nResult=bind(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr)); if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 }4、 套接字的监听：（服务器端）
int listen(SOCKET s, int backlog )s为一个已绑定但未联接的套接字。
backlog为指定正在等待联接的最大队列长度，这个参数非常重要，因为服务器一般可
以提供多个连接。
用法：
5、套接字等待连接:：（服务器端）
SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr, int FAR * addrlen )s为处于监听模式的套接字。
sockaddr为接收成功后返回客户端的网络地址。
addrlen为网络地址的长度。
用法：
6、套接字的连结：将两个套接字连结起来准备通信。（客户端）
int connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )s为欲连结的已创建的套接字。
name为欲连结的socket地址。
namelen为socket地址的结构的长度。
用法：
7、套接字发送数据：（服务器端和客户端）
int send(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags )s为服务器端监听的套接字。
buf为欲发送数据缓冲区的指针。
len为发送数据缓冲区的长度。
flags为数据发送标记。
返回值为发送数据的字符数。
◆这里讲一下这个发送标记，下面8中讨论的接收标记也一样：
flag取值必须为0或者如下定义的组合：0表示没有特殊行为。
#define MSG_OOB 0x1
#define MSG_PEEK 0x2
#define MSG_DONTROUTE 0x4
MSG_OOB表示数据应该带外发送，所谓带外数据就是TCP紧急数据。
MSG_PEEK表示使有用的数据复制到缓冲区内，但并不从系统缓冲区内删除。
MSG_DONTROUTE表示不要将包路由出去。
用法：
8、 套接字的数据接收：（客户端）
int recv( SOCKET s, char FAR * buf, int len, int flags )s为准备接收数据的套接字。
buf为准备接收数据的缓冲区。
len为准备接收数据缓冲区的大小。
flags为数据接收标记。
返回值为接收的数据的字符数。
用法：
9、中断套接字连接：通知服务器端或客户端停止接收和发送数据。（服务器端和客户端）
int shutdown(SOCKET s, int how)s为欲中断连接的套接字。
How为描述禁止哪些操作，取值为：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH。
用法：
int nResult= shutdown(s,SD_BOTH); if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 }10、 关闭套接字：释放所占有的资源。（服务器端和客户端）
int closesocket( SOCKET s )s为欲关闭的套接字。
用法：
三、典型过程图
3.1 面向连接的套接字的系统调用时序图
3.2 无连接协议的套接字调用时序图
3.3 面向连接的应用程序流程图
四、其他相关概念
与socket有关的一些函数介绍
1、读取当前错误值：每次发生错误时，如果要对具体问题进行处理，那么就应该调用这个函数取得错误代码。
错误值请自己阅读Winsock2.h。
2、将主机的unsigned long值转换为网络字节顺序(32位)：为什么要这样做呢？因为不同的计算机使用不同的字节顺序存储数据。因此任何从Winsock函数对IP地址和端口号的引用和传给Winsock函数的IP地址和端口号均时按照网络顺序组织的。
3、将unsigned long数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。
u_long ntohl(u_long netlong); 举例：ntohl(0)=0 ntohl(1342177280)= 804、将主机的unsigned short值转换为网络字节顺序(16位)：原因同2：
u_short htons(u_short hostshort); 举例：htonl(0)=0 htonl(80)= 204805、将unsigned short数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。
u_short ntohs(u_short netshort); 举例：ntohs(0)=0 ntohsl(20480)= 806、将用点分割的IP地址转换位一个in_addr结构的地址，这个结构的定义见笔记(一)，实际上就是一个unsigned long值。计算机内部处理IP地址可是不认识如192.1.8.84之类的数据。
unsigned long inet_addr( const char FAR * cp ); 举例：inet_addr("192.1.8.84")=1409810880 inet_addr("127.0.0.1")= 16777343如果发生错误，函数返回INADDR_NONE值。
7、将网络地址转换位用点分割的IP地址，是上面函数的逆函数。
这样addr的值就变为127.0.0.1。
注意意不要修改返回值或者进行释放动作。如果函数失败就会返回NULL值。
8、获取套接字的本地地址结构：
9、获取与套接字相连的端地址结构：
int getpeername(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen ); s为套接字 name为函数调用后获得的端地址值 namelen为缓冲区的大小。10、获取计算机名：
int gethostname( char FAR * name, int namelen ); name是存放计算机名的缓冲区 namelen是缓冲区的大小 用法： char szName[255]; memset(szName,0,255); if(gethostname(szName,255)==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 返回值为：szNmae="xiaojin"11、根据计算机名获取主机地址：
struct hostent FAR * gethostbyname( const char FAR * name ); name为计算机名。 用法： hostent * host; char* ip; host= gethostbyname("xiaojin"); if(host->h_addr_list[0]) { struct in_addr addr; memmove(&addr, host->h_addr_list[0]，4); //获得标准IP地址 ip=inet_ ntoa (addr); } 返回值为：hostent->h_name="xiaojin" hostent->h_addrtype=2 //AF_INET hostent->length=4 ip="127.0.0.1" Winsock 的I/O操作：
1、 两种I/O模式
- 阻塞模式：执行I/O操作完成前会一直进行等待，不会将控制权交给程序。套接字 默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。
- 非阻塞模式：执行I/O操作时，Winsock函数会返回并交出控制权。这种模式使用 起来比较复杂，因为函数在没有运行完成就进行返回，会不断地返回 WSAEWOULDBLOCK错误。但功能强大。
为了解决这个问题，提出了进行I/O操作的一些I/O模型,下面介绍最常见的三种：
2、select模型：
通过调用select函数可以确定一个或多个套接字的状态，判断套接字上是否有数据，或
者能否向一个套接字写入数据。
◆先来看看涉及到的结构的定义：
a、 d_set结构：
fd_count为已设定socket的数量
fd_array为socket列表，FD_SETSIZE为最大socket数量，建议不小于64。这是微软建
议的。
B、timeval结构：
tv_sec为时间的秒值。
tv_usec为时间的毫秒值。
这个结构主要是设置select()函数的等待值，如果将该结构设置为(0,0)，则select()函数
会立即返回。
◆再来看看select函数各参数的作用：
- nfds：没有任何用处，主要用来进行系统兼容用，一般设置为0。
- readfds：等待可读性检查的套接字组。
- writefds；等待可写性检查的套接字组。
- exceptfds：等待错误检查的套接字组。
- timeout：超时时间。
- 函数失败的返回值：调用失败返回SOCKET_ERROR,超时返回0。
readfds、writefds、exceptfds三个变量至少有一个不为空，同时这个不为空的套接字组
种至少有一个socket，道理很简单，否则要select干什么呢。 举例：测试一个套接字是否可读：
◆I/O操作函数：主要用于获取与套接字相关的操作参数。
int ioctlsocket(SOCKET s, long cmd, u_long FAR * argp );s为I/O操作的套接字。
cmd为对套接字的操作命令。
argp为命令所带参数的指针。
常见的命令：
3、WSAAsynSelect模型：
WSAAsynSelect模型也是一个常用的异步I/O模型。应用程序可以在一个套接字上接收以
WINDOWS消息为基础的网络事件通知。该模型的实现方法是通过调用WSAAsynSelect函
数 自动将套接字设置为非阻塞模式，并向WINDOWS注册一个或多个网络时间，并提供一
个通知时使用的窗口句柄。当注册的事件发生时，对应的窗口将收到一个基于消息的通知。
s为需要事件通知的套接字
hWnd为接收消息的窗口句柄
wMsg为要接收的消息
lEvent为掩码，指定应用程序感兴趣的网络事件组合，主要如下：
用法：要接收读写通知：
int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE)； if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 }取消通知：
int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,0，0)；当应用程序窗口hWnd收到消息时，wMsg.wParam参数标识了套接字，lParam的低字标明
了网络事件，高字则包含错误代码。
4、WSAEventSelect模型
WSAEventSelect模型类似WSAAsynSelect模型，但最主要的区别是网络事件发生时会被发
送到一个事件对象句柄，而不是发送到一个窗口。
使用步骤如下：
a、 创建事件对象来接收网络事件：
该函数的返回值为一个事件对象句柄，它具有两种工作状态：已传信(signaled)和未传信
(nonsignaled)以及两种工作模式：人工重设(manual reset)和自动重设(auto reset)。默认未
未传信的工作状态和人工重设模式。
b、将事件对象与套接字关联，同时注册事件，使事件对象的工作状态从未传信转变未
已传信。
s为套接字
hEventObject为刚才创建的事件对象句柄
lNetworkEvents为掩码，定义如上面所述
c、I/O处理后，设置事件对象为未传信
Hevent为事件对象
成功返回TRUE，失败返回FALSE。
d、等待网络事件来触发事件句柄的工作状态：
lpEvent为事件句柄数组的指针
cEvent为为事件句柄的数目，其最大值为WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS
fWaitAll指定等待类型：TRUE：当lphEvent数组重所有事件对象同时有信号时返回；
FALSE：任一事件有信号就返回。
dwTimeout为等待超时（毫秒）
fAlertable为指定函数返回时是否执行完成例程
对事件数组中的事件进行引用时，应该用WSAWaitForMultipleEvents的返回值，减去
预声明值WSA_WAIT_EVENT_0，得到具体的引用值。例如：
e、判断网络事件类型：
int WSAEnumNetworkEvents( SOCKET s, WSAEVENT hEventObject, LPWSANETWORKEVENTS lpNetworkEvents );s为套接字
hEventObject为需要重设的事件对象
lpNetworkEvents为记录网络事件和错误代码，其结构定义如下：
f、关闭事件对象句柄：
BOOL WSACloseEvent(WSAEVENT hEvent);调用成功返回TRUE，否则返回FALSE。
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的Windows Socket 套接字编程原理(转载)全部内容，希望文章能够帮你解决Windows Socket 套接字编程原理(转载)所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
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