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WinsocketWinsocketWinsocketWinsocket编程之TCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IP体系结构一、一、一、一、TCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IP体系结构与特点体系结构与特点体系结构与特点体系结构与特点1、TCP/IP体系结构TCP/IP协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议。其中TCP是提供传输层服务，而IP则是提供网络层服务。TCP/IP包括以下协议：（结构如图1.1）(图1.1)IP：网间协议(InternetProtocol)负责主机间数据的路由和网络上数据的存储。同时为ICMP，TCP，UDP提供分组发送服务。用户进程通常不需要涉及这一层。ARP：地址解析协议(AddressResolutionProtocol)此协议将网络地址映射到硬件地址。RARP：反向地址解析协议(ReverseAddressResolutionProtocol)此协议将硬件地址映射到网络地址ICMP：网间报文控制协议(InternetControlMessageProtocol)此协议处理信关和主机的差错和传送控制。TCP：传送控制协议(TransmissionControlProtocol)这是一种提供给用户进程的可靠的全双工字节流面向连接的协议。它要为用户进程提供虚电路服务，并为数据可靠传输建立检查。（注：大多数网络用户程序使用TCP）UDP：用户数据报协议(UserDatagramProtocol)这是提供给用户进程的无连接协议，用于传送数据而不执行正确性检查。FTP：文件传输协议(FileTransferProtocol)允许用户以文件操作的方式（文件的增、删、改、查、传送等）与另一主机相互通信。SMTP：简单邮件传送协议(SimpleMailTransferProtocol)SMTP协议为系统之间传送电子邮件。TELNET：终端协议(TelnetTerminalProcotol)允许用户以虚终端方式访问远程主机HTTP：超文本传输协议(HypertextTransferProcotol)TFTP:简单文件传输协议(TrivialFileTransferProtocol)2、TCP/IP特点TCP/IP协议的核心部分是传输层协议(TCP、UDP)，网络层协议(IP)和物理接口层，这三层通常是在操作系统内核中实现。因此用户一般不涉及。编程时，编程界面有两种形式：一、是由内核心直接提供的系统调用；二、使用以库函数方式提供的各种函数。前者为核内实现，后者为核外实现。用户服务要通过核外的应用程序才能实现，所以要使用套接字(socket)来实现。图1.2是TCP/IP协议核心与应用程序关系图。(图1.2)二、专用术语二、专用术语二、专用术语二、专用术语1、套接字套接字是网络的基本构件。它是可以被命名和寻址的通信端点，使用中的每一个套接字都有其类型和一个与之相连听进程。套接字存在通信区域（通信区域又称地址簇）中。套接字只与同一区域中的套接字交换数据（跨区域时，需要执行某和转换进程才能实现）。WINDOWS中的套接字只支持一个域——网际域。套接字具有类型。WINDOWSSOCKET1.1版本支持两种套接字：流套接字(SOCK_STREAM)和数据报套接字(SOCK_DGRAM)2、WINDOWSSOCKETS实现一个WINDOWSSOCKETS实现是指实现了WINDOWSSOCKETS规范所描述的全部功能的一套软件。一般通过DLL文件来实现3、阻塞处理例程阻塞处理例程(blockinghook,阻塞钩子)是WINDOWSSOCKETS实现为了支持阻塞套接字函数调用而提供的一种机制。4、多址广播（multicast，多点传送或组播）是一种一对多的传输方式，传输发起者通过一次传输就将信息传送到一组接收者，与单点传送(unicast)和广播(Broadcast)相对应。WinsocketWinsocketWinsocketWinsocket编程之套接字原理一、客户机一、客户机一、客户机一、客户机////服务器模式服务器模式服务器模式服务器模式在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/Servermodel)。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、基本套接字二、基本套接字二、基本套接字二、基本套接字为了更好说明套接字编程原理，给出几个基本的套接字，在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。1、创建套接字——socket()功能：使用前创建一个新的套接字格式：SOCKETPASCALFARsocket(intaf,inttype,intprocotol);参数：af:通信发生的区域type:要建立的套接字类型procotol:使用的特定协议2、指定本地地址——bind()功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。格式：intPASCALFARbind(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);参数：s:是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR地址结构说明：structsockaddr_in{shortsin_family;//AF_INETu_shortsin_port;//16位端口号，网络字节顺序structin_addrsin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序charsin_zero[8];//保留}3、建立套接字连接——connect()和accept()功能：共同完成连接工作格式：intPASCALFARconnect(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);SOCKETPASCALFARaccept(SOCKETs,structsockaddrFAR*name,intFAR*addrlen);参数：同上4、监听连接——listen()功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。格式：intPASCALFARlisten(SOCKETs,intbacklog);5、数据传输——send()与recv()功能：数据的发送与接收格式：intPASCALFARsend(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags);intPASCALFARrecv(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags);参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。6、多路复用——select()功能：用来检测一个或多个套接字状态。格式：intPASCALFARselect(intnfds,fd_setFAR*readfds,fd_setFAR*writefds,fd_setFAR*exceptfds,conststructtimevalFAR*timeout);参数：readfds:指向要做读检测的指针writefds:指向要做写检测的指针exceptfds:指向要检测是否出错的指针timeout:最大等待时间7、关闭套接字——closesocket()功能：关闭套接字s格式：BOOLPASCALFARclosesocket(SOCKETs);三、典型过程图三、典型过程图三、典型过程图三、典型过程图2.1面向连接的套接字的系统调用时序图2.2无连接协议的套接字调用时序图2.3面向连接的应用程序流程图WindowsWindowsWindowsWindowsSocket1.1Socket1.1Socket1.1Socket1.1程序设计一、简介一、简介一、简介一、简介WindowsSockets是从BerkeleySockets扩展而来的，其在继承BerkeleySockets的基础上，又进行了新的扩充。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。WindowsSockets由两部分组成：开发组件和运行组件。开发组件：WindowsSockets实现文档、应用程序接口(API)引入库和一些头文件。运行组件：WindowsSockets应用程序接口的动态链接库(WINSOCK.DLL)。二、主要扩充说明二、主要扩充说明二、主要扩充说明二、主要扩充说明1、异步选择机制：WindowsSockets的异步选择函数提供了消息机制的网络事件选择，当使用它登记网络事件发生时，应用程序相应窗口函数将收到一个消息，消息中指示了发生的网络事件，以及与事件相关的一些信息。WindowsSockets提供了一个异步选择函数WSAAsyncSelect()，用它来注册应用程序感兴趣的网络事件，当这些事件发生时，应用程序相应的窗口函数将收到一个消息。函数结构如下：intPASCALFARWSAAsyncSelect(SOCKETs,HWNDhWnd,unsignedintwMsg,longlEvent);参数说明：hWnd：窗口句柄wMsg：需要发送的消息lEvent：事件（以下为事件的内容）值：含义：FD_READ期望在套接字上收到数据（即读准备好）时接到通知FD_WRITE期望在套接字上可发送数据（即写准备好）时接到通知FD_OOB期望在套接字上有带外数据到达时接到通知FD_ACCEPT期望在套接字上有外来连接时接到通知FD_CONNECT期望在套接字连接建立完成时接到通知FD_CLOSE期望在套接字关闭时接到通知例如：我们要在套接字读准备好或写准备好时接到通知，语句如下：rc=WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE);如果我们需要注销对套接字网络事件的消息发送，只要将lEvent设置为02、异步请求函数在BerkeleySockets中请求服务是阻塞的，WINDOWSSICKETS除了支持这一类函数外，还增加了相应的异步请求函数(WSAAsyncGetXByY();)。3、阻塞处理方法WindowsSockets为了实现当一个应用程序的套接字调用处于阻塞时，能够放弃CPU让其它应用程序运行，它在调用处于阻塞时便进入一个叫“HOOK”的例程，此例程负责接收和分配WINDOWS消息，使得其它应用程序仍然能够接收到自己的消息并取得控制权。WINDOWS是非抢先的多任务环境，即若一个程序不主动放弃其控制权，别的程序就不能执行。因此在设计WindowsSockets程序时，尽管系统支持阻塞操作，但还是反对程序员使用该操作。但由于SUN公司下的BerkeleySockets的套接字默认操作是阻塞的，WINDOWS作为移植的SOCKETS也不可避免对这个操作支持。在WindowsSockets实现中，对于不能立即完成的阻塞操作做如下处理：DLL初始化→循环操作。在循环中，它发送任何WINDOWS消息，并检查这个WindowsSockets调用是否完成，在必要时，它可以放弃CPU让其它应用程序执行（当然使用超线程的CPU就不会有这个麻烦了^_^）。我们可以调用WSACancelBlockingCall()函数取消此阻塞操作。在WindowsSockets中，有一个默认的阻塞处理例程BlockingHook()简单地获取并发送WINDOWS消息。如果要对复杂程序进行处理，WindowsSockets中还有WSASetBlocking