WindowsSockets基础1.ppt

第3章 Windows Sockets基础,南昌大学 何俊,本章内容,1 Windows Sockets概念 2 编程应注意的协议特征及IP定址概念 3 基本TCP套接字编程及示例程序（重点） 4 基本UDP套接字编程及示例程序（重点） 5 套接字选项,3.1 Windows Sockets,一. 什么是Windows Sockets Windows Sockets是Microsoft Windows的网络程序设计接口，它是从Berkeley Sockets扩展而来的，以动态链接库的形式提供给我们使用。Windows Sockets在继承了Berkeley Sockets主要特征的基础上，又对它进行了重要扩充。这些扩充主要是提供了一些异步函数，并增加了符合Windows消息驱动特性的网络事件异步选择机制。 Windows Sockets 1.1和Berkeley Sockets都是基于TCP/IP协议的；Windows Sockets 2从Windows Sockets 1.1发展而来，与协议无关并向下兼容，可以使用任何底层传输协议提供的通信能力，来为上层应用程序完成网络数据通讯，而不关心底层网络链路的通讯情况，真正实现了底层网络通讯对应用程序的透明。 1） 是网络编程接口 2） 支持多种协议 3） 可利用消息驱动机制开发程序,二. 应用程序与Windows Sockets的关系,Windows Sockets应用程序A,Windows Sockets应用程序B,Windows Sockets,网络通信协议（TCP/IP）,Windows操作系统,物理通信介质,三. 套接字 1. 概念： 1）是应用层到传输层的接口； 2）一个套接字就是通信双方的一个端点； 3）类似句柄，它包括一个TCP连接中双方的IP地址和连接状态；,2. 套接字种类： 1）流套接字 提供双向有序、无重复、无记录边界的数据流服务 2）数据报套接字 也支持双向数据流，但不保证数据是可靠的、有序的、无重复的 3. 套接字类型声明方式 typedef unsigned int u_int; typedef u_int SOCKET 4. 判断套接字是否创建成功的方法 SOCKET s=socket(.); if(INVALID_SOCKET=s) /失败,3.2 编程应注意的协议特征及IP定址概念,1. 按连接方式网络服务分2种 1）面向连接： 可靠完整、保证数据顺序、费时 2）面向无连接： 实时、不可靠、不保证数据顺序,2. 从容关闭（大多数面向连接支持） 1）如果面向连接协议支持，则在关闭过程中，一方即使关闭连接，另一方仍可读取网络堆栈中的数据；否则只要一方关闭就会中断连接并丢失数据； 注：对TCP协议，只有双方都关闭，连接才完全中断 2）关闭套接字连接与关闭套接字的不同 关闭连接：双方要交换协议消息，按顺序关闭。 例如：shutdown(), WSASendDisconnect() 关闭套接字：指关闭套接字句柄，释放占用资源。 例如：closesocket()。(它隐含了shuntdown(),3）Sockets定义了两种关闭方式 A. 从容关闭：把等待发送的数据发送出 去，才关闭； B. ”硬“关闭：没有发送的数据丢弃。 4）从容关闭的方法（2种） A. 设置套接字选项来控制closesocket() B. 我们可以采用以下方法,客户端/服务器执行从容关闭的过程 1、以SD_SEND为参数调用shutdown()，关闭连接。表明客户端不再发送数据（但仍可接受数据） 2、服务器收到FD_CLOSE网络事件，得知客户端正在从容关闭；此时，数据都已经被服务器接收。 3、服务器发送数据 4、服务器以SD_SEND为参数调用shutdown()。通知客户端不要发数据了，再执行closesocket()。 5、客户端收到FD_READ网络事件后，开始接收数据，当然最后会收到FD_CLOSE网络事件。 6、客户端调用closesocket()关闭套接字。,Client Server 1.Shutdown() 2. FD_CLOSE 3.发送数据 4.shutdown() 5.FD_READ 4.closesocket() 5.FD_CLOSE 6. closesocket(),（5）路由选择 1）若协议可路由，则不管什么网络硬件，该协议会把数据包定向到路由器，由路由器决定最佳转发方式； 2）若协议不可路由，路由器将数据丢弃。 （6）广播数据 1）定义：某主机发出数据，局域网内的所有主机都能收到该数据。 2）特点：适用于无连接的协议。一般多数主机将这个数据丢弃。,IP定址 1 、 IP协议定址方案 WinSock使用AF_INET地址家族为IP通信定址。 无论客户端发送数据，或者服务器端监听，都需要服务器的IP地址与端口号。 SOCKADDR_IN结构被用来指定IP地址和端口号 struct sockaddr_in short sin_family;/地址家族，对于TCP/IP, 只能为AF_INET unsigned short sin_port;/服务器端口号 /一般取102449151 struct in_addr sin_addr; /in_add类型的IP地址 /用于把IP地址保存为一个4字节的值 char sin_zero8;/填充使该结构与SOCKADDR同样大小 ; IN_ADDR 结构 struct in_addr union struct u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; S_un_b; struct u_short s_w1,s_w2; S_un_w; u_long S_addr; S_un; 作用：通常利用此结构，将一个点分十进制格式的IP地址转为u_long类型，并将结果赋给 S_addr,2、字节顺序 在计算机中，IP地址与端口号被指定为多字节数字时，按“主机字节”顺序表示； 但在网络中，IP地址与端口号必须按照“网络字节”形式表示（“大头”） 二者之间的转换方法： 1. 主机字节 网络字节 htonl()或者htons() 2. 网络字节 主机字节 ntohl()或者ntohs(),3.3 基本TCP套接字编程及示例程序,服务器端 初始化: WSAStartup() 创建套接字 绑定： bind() 监听: listen() 接受连接: accept() 收发数据 关闭,客户端 初始化:WSAStartup() 创建套接字 连接: connect() 收发数据 关闭,各调用函数介绍,1. WSAStartup() (1)作用：加载Sockets动态库（.DLL），例如加载WS2_32.DLL。以及版本协商。 (2)声明： int WSAStartup ( WORD wVersionRequested, /（in）指定动态库的版本 /低字节指定主版本，高字节对应副版本 /由makeword(高字节，低字节）设定该值 LPWSADATA lpWSAData /（out）指向WSADATA结 / 构的指针,返回被加载动态库的信息 （下页） );,其中，WSAData结构声明： typedef struct WSAData WORD wVersion;/返回的版本号 WORD wHighVersion;/该库能支持的最高版本 char szDescriptionWSADESCRIPTION_LEN+1; /DLL的描述信息（无用） char szSystemStatusWSASYS_STATUS_LEN+1; /DLL的状态信息（无用）， unsigned short iMaxSockets;/一个进程可打开套接字 /的最多数量2.0版忽略它 unsigned short iMaxUdpDg; /一个进程发送或接收的最 /大数据报长度，2.0版忽略它 char FAR * lpVendorInfo;/ 预留字段。2.0版忽略它 WSADATA, FAR * LPWSADATA;,(3) WSAStartup()应用实例 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 2 ); err = WSAStartup( wVersionRequested, ,2. socket() （1）作用：创建套接字 （2）声明： SOCKET socket ( int af, /协议的地址家族。对TCP/IP协议,该参数为AF_INET int type, /协议的套接字类型。有 /SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM,SOCK_RAW 3种， /对1.1版本，只支持前两种。 int protocol /协议。一般设为0 ); 若失败，则返回INVALID_SOCKET，成功则返回一个新建的套接字句柄。 例如：创建一个TCP套接字 SOCKET s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); 注：在重叠I/O模型中，介绍WSASocket(),3. bind() （1）作用：将套接字绑定到一个已知地址。 （2）声明： int bind ( SOCKET s, / 套接字 const struct sockaddr FAR *name, /地址 int namelen /SOCKADDR结构长度 ); 若调用成功，则返回0。否则返回SOCKET_ERROR。 若不关心地址，则可设为INADDR_ANY（可使用任意网络接口），或将端口号设为0（自动分配一个10245000之间的唯一端口号）。,(3)bind（）应用实例 SOCKET s; struct sockaddr_in servAddr; int nServPort=5500; int nErrCode; /定义服务器地址 servAddr.sin_family=AF_INET: servAddr.sin_addr.S_addr=htonl(INADDR_ANY); servAddr.sin_port=htons(nServPort); /绑定套接字 nErrCode=bind(s,(SOCKADDR*) If (SOCKET_ERROR=nErrCode)/fail/,补充：Inet_addr和Inet_ntoa函数 INADDR_ANY的功能说明。 若只是想用其中一个IP地址，则利用函数Inet_addr，将点分十进制表示的IP地址转为适合分配给S_addr的u_long类型。 unsigned long inet_addr ( const char FAR * cp ); Inet_ntoa函数完成相反的转换。 char FAR * inet_ntoa ( struct in_addr in );,4. listen() （1）作用：将套接字设置为监听模式 （2）声明： int listen( SOCKET s; /套接字 int backlog;/指定等待连接的 / 最大队列长度 ); 若调用成功，则返回0。否则返回SOCKET_ERROR。 例如：若backlog=3,有4个请求，则前3个放入队列，第4个连接会造成WSAECONNREFUSED错误。请求被服务器接收后，会被自动从队列删除。,(3)listen()用法示例 SOCKET s; int nErrCode； /监听/ nErrCode=listen(s,3); if(SOCKET_ERROR=nErrCode) /fail/,5. accept()函数 （1）作用：接受一个连接请求。 （2）声明： SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr, /返回请求连接主机的地址out int FAR* addrlen /返回请求连接主机的地址长度out ) 返回一个新的套接字句柄。而监听套接字仍然用于接收客户端的连接。,（3）accept()应用示例 SOCKET sListen; SOCKET sAccept; sockaddr_in addrClient; int addrClientlen=sizeof(addrClient); /接收客户端/ sAccept=accept(sListen,(SOCKADDR*) If(INVALID_SOCKET=sAccept)/fail/,6. Recv()函数 （1）作用：接收数据 （2）声明： int recv ( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags ); 说明：s： 套接字in buf：接收数据缓冲区out len：缓冲区长度in flags: 该参数影响该函数行为，设为0 若成功，返回值为接收的字节数。若失败则返回SOCKET_ERROR。,（3）recv()用法示例 SOCKET s； char buf128; int nReadLen; /接收数据 nReadLen=recv(s,buf,128,0); if (SOCKET_ERROR=nReadLen) /fail/ 注：在重叠I/O模式中，介绍WSARecv(),7. send() （1）作用：发送数据 （2）声明： int send ( SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags ); 说明：s： 套接字in buf：发送数据缓冲区in len：缓冲区长度in flags: 该参数影响该函数行为，设为0in 若成功，返回值为发送的字节数。若失败则返回SOCKET_ERROR。,（3）send()应用示例 SOCKET s; char buf128; int retVal; strcpy(buf,”send data”); /发送数据/ retVal=send(s,buf,strlen(buf),0); if(SOCKET_ERROR=retVal) /fail/,8. closesocket() （1）作用：关闭套接字，释放资源。 （2）声明： int closesocket ( SOCKET s );,9. shutdown() （1）作用：使Socket不能发送或接收数据。 （2）声明： int shutdown ( SOCKET s, int how ); 说明：how：若为SD_RECEIVE 不接收 SD_SEND 不能发送 SD_BOTH 不能收发,10. connect() （1）作用：连接服务器。 （2）声明： int connect ( SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen ); 说明：name： 服务器地址 namelen: sockaddr结构的长度 若调用成功返回0，否则返回SOCKET_ERROR,（3）Connect()使用示例 SOCKET s; u_long ulSevIP; /服务器IP u_short usSevPort; /服务器端口 int retVal; /服务器地址 SOCKADDR_IN servAddr; servAddr.sin_family=AF_INET: servAddr.sin_addr.S_addr=htonl(INADDR_ANY); servAddr.sin_port=htons(nServPort); Int nServLen=sizeof(servAddr); /连接服务器 retVal=connect(s,(LPSOCKADDR) if(SOCKET_ERROR=retVal) /fail/,TCP 示例程序（P32）,上机内容： 1 创建VC控制台程序 2 创建服务器端程序 3 创建客户端程序,TCP 示例程序（P32）,上机内容： 1 创建VC控制台程序 2 创建服务器端程序 3 创建客户端程序,4 基本UDP套接字编程及示例程序,服务器端 初始化: WSAStartup() 创建套接字 绑定： bind() 监听: listen() 接受连接: accept() 收发数据 sendto() 关闭closesocket() WSAStartup(),客户端 初始化:WSAStartup() 创建套接字 连接: connect() 收发数据 recvfrom() 关闭closesocket() WSAStartup(),各函数介绍,1. recvfrom() 作用：接收数据，并返回发送数据方的地址 声明： int recvfrom ( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags, struct sockaddr FAR* from, int FAR* fromlen ); 说明： buf：接收数据缓冲区out len：接收数据缓冲区大小in flags：一般设为0in from：返回发送数据方的主机地址out fromlen：地址长度in/out 若调用成功，返回接收数据的字节数。否则SOCKET_ERROR,2. sendto() 作用：发送数据 声明： int sendto ( SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR * to, int tolen ); 说明：in buf： 发送缓冲区 len： 发送缓冲区大小 flags： 设为0 to： 接收数据的地址 tolen： 地址长度 若调用成功，则返回发送数据的字节数，否则返回SOCKET_ERROR,UDP 示例程序(p38),上机内容 1 创建服务器端程序 2 创建客户端程序,5 套接字选项,目的：不仅返回套接字信息，而且通过设置该选项影响套接字的行为。 方法： 1 getsockopt()返回套接字选项信息 2 setsockopt()设置套接字选项,1. getsockopt()函数介绍 声明： int getsockopt ( SOCKET s, int level, int optname, char FAR*