第三节 Windows 网络协议
首先介绍一下网络协议:网络协议是网络上所有设备之间通信规则的集合,他定义了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义.大多数
网络协议都采用分层体系结,每一层都建立在他的下层之上,向他的上一层提供服务,而把如何实现这一服务的细节对上层加以屏蔽.一台设备上
的第N层与另一台设备上的第N层进行通信的规则就是第N曾协议.在网络上的个层之间中存在着许多协议,接受方和发送方同层的协议必须一致,
否则,一方就无法识别另一方发出的信息.网络协议使网络上的设备各种设备能相互交换信息.
常用的协议有:TCP/IP协议,IPX/SPX歇息等等.在局域网中常用的IPX/SPX协议.而访问INTERNET,就必须添加TCP/IP协议.
TCP/IP协议是传输控制协议/互联网络协议.他规范了网络上所有设备的通信,尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送
方式.
在网络的各层中还存在着许多协议,下面列出部分网络协议规范:
ARP 地址解析协议
SNMP 网络管理协议
BOOTP 让无盘站从一个中心服务器上获得IP地址
DHCP 动态主机配置协议
下面介绍网络7层协议在WINDOWS的实现:
7层协议 WIN系统
________________________________________
7 应用层 7 应用程序
________________________________________________
6 表示层 6 WINSOCK API(DLL)
___________________________________________
5 会话层 5 SPI(DLL)
__________________________________________________
4 传输层 4 TDI(VXD,SYS)
___________________________________________________
3 网络层 3 NDIS(VXD,SYS)
__________________________________________________
2 数据链路层 2 网卡驱动程序(VXD,SYS)
___________________________________________
1 物理层 1 网卡
_________________________________________________
相信这个映射图可以让大家比较清楚了解他们的对应关系
TCP协议图示
应用程序协议 HTTP FTP TELNET
传输协议 TCP UDP
网际协议 IP
物理层协议 网卡
IP协议保证数据的传输,TCP协议保证数据传输的质量.
TCP/IP协议基于四层结构:应用层,传输层,网络层,接口层,数据在传输时每通过一层就要在数据上加个头,其中的数据供接受端同层使用,在
接收端,每经过一层就把头去掉,来保证传输数据格式的一致.
TCP头部结构:
16位源端口号 16位目的端口号
_______________________________________________________________________________
32位序列号
___________________________________________________________________________
32位确认号
_____________________________________________________________________________________
4位首部长度+6位保留字 6位标志 16位窗口大小
_______________________________________________________________________________________
16位效验和 16位紧急数据偏移量
_____________________________________________________________________________________
数据段
_______________________________________________________________________________
IP头部结构:
4位IP版本号 4位首部长度 8位服务类型 16位总长度
___________________________________________________________________________________________
16位标示 3位标志和偏移
__________________________________________________________________________
8位生存时间 8位协议 16位IP首部效验和
________________________________________________________________________________________________
32位源IP地址
_________________________________________________________________________________________________________
32位目的IP地址
________________________________________________________________________________________
TCP头和数据
____________________________________________________________________________
第四节 关于服务器和客户端编程
在网络编程中,最常用和最基础的就是WINSOCK. 现在我们讨论WINDOWS下的SOCKET编程.
大凡在WIN32平台上的WINSOCK编程都要经过下列步骤:
定义变量->获得WINDOCK版本->加载WINSOCK库->初始化->创建套接字->设置套接字选项->关闭套接字->卸载WINSOCK库->释放资源
下面介绍WINSOCK C/S的建立过程:
服务器 客户端
________________________________________________
1 初始化WSA 1 初始化WSA
____________________________________________________
2 建立一个SOCKET 2 建立一个SOCKET
_____________________________________________________
3 绑定SOCKET 3 连接到服务器
_____________________________________________________
4 在指定的端口监听 4 发送和接受数据
_____________________________________________________
5 接受一个连接 5 断开连接
______________________________________________________-
6 发送和接受数据
___________________________________________________
7 断开连接
__________________________________________________
大家注意,在VC中进行WINSOCK编程时,需要引入如下两个库文件:WINSOCK.H(这个是WINSOCK API的头文件,WIN2K以上支持WINSOCK2,所以
可以用WINSOCK2.H);Ws2_32.lib(WINSOCK API连接库文件).
使用方式如下:
#include
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
下面我们通过具体的代码演示服务器和客户端的工作流程:
首先,建立一个WSADATA结构,通常用wsaData
WSADATA wsaData;
然后,调用WSAStartup函数,这个函数是连接应用程序与winsock.dll的第一个调用.其中,第一个参数是WINSOCK 版本号,第二个参数是指向
WSADATA的指针.该函数返回一个INT型值,通过检查这个值来确定初始化是否成功.调用格式如下:WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData),其中
MAKEWORD(2,2)表示使用WINSOCK2版本.wsaData用来存储系统传回的关于WINSOCK的资料.
if(iResuit=WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0)
{
printf("WSAStartup failed:%d",GetLastError()); //返回值不等与0,说明初始化失败
ExitProcess(); //退出程序
}
应用程序在完成对请求的SOCKET库使用后,要调用WSACleanup函数来接触SOCKET库的绑定,并且释放资源.
注意WSAStartup初始化后,必须建立一个SOCKET结构来保存SOCKET句柄.
下面我们建立一个SOCKET.
首先我们建立一个m_socket的SOCKET句柄,接着调用socket()函数,函数返回值保存在m_socket中.我们使用AF_INFE,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP
三个参数.第一个表示地址族,AF_INFE表示TCP/IP族,第二个表示服务类型,在WINSOCK2中,SOCKET支持以下三种类型;
SOCK_STREAM 流式套接字
SOCK_DGRAM 数据报套接字
SOCK_RAW 原始套接字
第三个参数表示协议:
IPPROTO_UDP UDP协议 用于无连接数据报套接字
IPPROTO_TCP TCP协议 用于流式套接字
IPPROTO_ICMP ICMP协议用于原始套接字
m_socket=socket(AF_INFE,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); //创建TCP协议
以下代码用于检查返回值是否有错误:
if(m_scoket==INVALID_SOCKET)
{
prinrf("Error at socket():%d\n",GetLastError());
WSACleanup(); //释放资源
return;
}
说明,如果socket()调用失败,他将返回INVALID_SOCKET.
为了服务器能接受一个连接,他必须绑定一个网络地址,下面的代码展示如何绑定一个已经初始化的IP和端口的Socket.客户端程序用这个
IP地址和端口来连接服务器.
sockaddr_in service;
service.sin_family=AF_INET; //INTERNET地址族
service.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); //将要绑定的本地IP地址
service.sin_port=htons(27015); //27015将要绑定的端口
下面我们调用BIND函数,把SOCKET和SOCKADDR以参数的形式传入,并检查错误.
if(bind(m_socket,(SOCKADDR*)&SERVICE,sizeof(service))==SOCKET_ERROR)
{
printf("bind() failed.\n");
closesocket(m_socket);
return;
}
当绑定完成后,服务器必须建立一个监听队列,以接受客户端的请求.listen()使服务器进入监听状态,该函数调用成功返回0,否则返回
SOCKET_ERROR.代码如下:
if(listen(m_socket,1)==SOCKET-ERROR)
{
printf("error listening on socket.\n");
}
服务器端调用完LISTEN()后,如果此时客户端调用CONNECT()函数,服务器端必须在调用ACCEPT().这样服务器和客户端才算正式完成通信程序的
连接动作.
一旦服务器开始监听,我们就要指定一个句柄来表示利用ACCEPT()函数接受的连接,这个句柄是用来发送和接受数据的表示.建立一个SOCKET句柄
Socket AcceptSocket 然后利用无限循环来检测是否有连接传入.一但有连接请求,ACCEPT()函数就会被调用,并且返回这次连接的句柄.
printf("waitong for a client to connect...\n");
while(1)
{
AcceptSocket=SOCKET_ERROR;
while(AcceptSocket==SOCKET_ERROR)
{
AcceptSocket=accept(m_socket,NULL,NULL);
}
}
下面看客户端端代码:
sockaddr_in clientService;
clientService.sin_family=AF_INET; //INTERNET地址族
clientService.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); //将要绑定的本地IP地址
clientService.sin_port=htons(27015); //27015将要绑定的端口
下面调用CONNECT()函数:
if ( connect( m_socket, (SOCKADDR*) &clientService, sizeof(clientService) ) == SOCKET_ERROR)
{
printf( "Failed to connect.\n" );
WSACleanup();
return;
} //如果调用失败清理退出
//调用成功继续读写数据
_________________________________________________________________________________________________
到这里,服务器和客户端的基本流程介绍完毕,下面我们介绍数据交换.
send():
int send
{
SOCKET s, //指定发送端套接字
const char FAR?*buf, //指明一个存放应用程序要发送的数据的缓冲区
int len, //实际要发送的数据字节数
int flags //一般设置为0
};
C/S都用SEND函数向TCP连接的另一端发送数据.
recv():
int recv
{
SOCKET s, //指定发送端套接字
char FAR?*buf, //指明一个缓冲区 存放RECC受到的数据
int len, //指明BUF的长度
int flags //一般设置为0
};
C/S都使用RECV函数从TCP连接的另一端接受数据
_______________________________________________________________________________________________
下面将完整的程序代码提供如下,大家可直接编译运行
首先看客户端的代码:
#include
#include
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
void main() {
// 初始化 Winsock.
WSADATA wsaData;
int iResult = WSAStartup( MAKEWORD(2,2), &wsaData );
if ( iResult != NO_ERROR )
printf("Error at WSAStartup()\n");
// 建立socket socket.
SOCKET client;
client = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP );
if ( client == INVALID_SOCKET ) {
printf( "Error at socket(): %ld\n", WSAGetLastError() );
WSACleanup();
return;
}
// 连接到服务器.
sockaddr_in clientService;
clientService.sin_family = AF_INET;
clientService.sin_addr.s_addr = inet_addr( "127.0.0.1" );
clientService.sin_port = htons( 27015 );
if ( connect( client, (SOCKADDR*) &clientService, sizeof(clientService) ) == SOCKET_ERROR) {
printf( "Failed to connect.\n" );
WSACleanup();
return;
}
// 发送并接收数据.
int bytesSent;
int bytesRecv = SOCKET_ERROR;
char sendbuf[32] = "Client: Sending data.";
char recvbuf[32] = "";
bytesSent = send( client, sendbuf, strlen(sendbuf), 0 );
printf( "Bytes Sent: %ld\n", bytesSent );
while( bytesRecv == SOCKET_ERROR ) {
bytesRecv = recv( client, recvbuf, 32, 0 );
if ( bytesRecv == 0 || bytesRecv == WSAECONNRESET ) {
printf( "Connection Closed.\n");
break;
}
if (bytesRecv < 0)
return;
printf( "Bytes Recv: %ld\n", bytesRecv );
}
return;
}
下面是服务器端代码:
#include
#include
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
void main() {
// 初始化
WSADATA wsaData;
int iResult = WSAStartup( MAKEWORD(2,2), &wsaData );
if ( iResult != NO_ERROR )
printf("Error at WSAStartup()\n");
// 建立socket
SOCKET server;
server = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP );
if ( server == INVALID_SOCKET ) {
printf( "Error at socket(): %ld\n", WSAGetLastError() );
WSACleanup();
return;
}
// 绑定socket
sockaddr_in service;
service.sin_family = AF_INET;
service.sin_addr.s_addr = inet_addr( "127.0.0.1" );
service.sin_port = htons( 27015 );
if ( bind( server, (SOCKADDR*) &service, sizeof(service) ) == SOCKET_ERROR ) {
printf( "bind() failed.\n" );
closesocket(server);
return;
}
// 监听 socket
if ( listen( server, 1 ) == SOCKET_ERROR )
printf( "Error listening on socket.\n");
// 接受连接
SOCKET AcceptSocket;
printf( "Waiting for a client to connect...\n" );
while (1) {
AcceptSocket = SOCKET_ERROR;
while ( AcceptSocket == SOCKET_ERROR ) {
AcceptSocket = accept( server, NULL, NULL );
}
printf( "Client Connected.\n");
server = AcceptSocket;
break;
}
// 发送接受数据
int bytesSent;
int bytesRecv = SOCKET_ERROR;
char sendbuf[32] = "Server: Sending Data.";
char recvbuf[32] = "";
bytesRecv = recv( server, recvbuf, 32, 0 );
printf( "Bytes Recv: %ld\n", bytesRecv );
bytesSent = send( server, sendbuf, strlen(sendbuf), 0 );
printf( "Bytes Sent: %ld\n", bytesSent );
return;
}
本程序仅仅描述了同步的情况!
