你也可以寫個服務器 – C# Socket學習2

  • 2019 年 10 月 21 日
  • 筆記

續上篇《你也可以寫個聊天程序 – C# Socket學習1》

前言

這裡說的服務器是Web服務器，是類似IIS、Tomcat之類的，用來響應瀏覽器請求的服務。

Socket模擬瀏覽器的Url Get請求

首先瀏覽器的請求是HTTP協議。我們上一篇說過，HTTP是短連接，用完就斷開，是無狀態的。所以我們在等待響應的時候不需要另外開個線程循環等待。
也就是我們只需要通過Socket和服務器建立連接，然後發送請求，然後接收服務器的響應，這樣就完成了一次請求。
可是，我們一般訪問網頁的時候都是通過域名，沒有IP也沒有端口，怎麼和服務器建立連接了。這裡就需要用到我們上篇介紹的幾個類了：

//根據DNS獲取域名綁定的IP  foreach (var address in Dns.GetHostEntry("www.baidu.com").AddressList)  {      Console.WriteLine($"百度IP:{address}");  }    //字符串轉IP地址  IPAddress ipAddress = IPAddress.Parse("192.168.1.101");    //通過IP和端口構造IPEndPoint對象，用於遠程連接  //通過IP可以確定一台電腦，通過端口可以確定電腦上的一個程序  IPEndPoint ipEndPoint = new IPEndPoint(ipAddress, 80);

對於HTTP沒有顯示端口默認都是80 （為了簡單這裡就先不考慮HTTPS了）
知道了IP和端口，連接是可以建立了，為了得到正確的響應，我們應該給服務器發送什麼消息呢？這裡就需要用到HTTP協議了。
具體協議這裡就不說了，我們先F12看看瀏覽器的請求報文，然後依葫蘆畫瓢試試，以http://fanyi-pro.baidu.com為例。（現在找個非HTTPS的地址也是不容易了）

然後我們代碼實現如下：

void ...()  {      //得到主機信息      IPHostEntry ipInfo = Dns.GetHostEntry(new Uri("http://fanyi-pro.baidu.com").Host);      //取得IPAddress[]      IPAddress[] ipAddr = ipInfo.AddressList;      //得到服務器ip      IPAddress ip = ipAddr[0];      //組合遠程終結點      IPEndPoint ipEndPoint = new IPEndPoint(ip, 80);      //創建Socket 實例      Socket socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);        //嘗試連接      socketClient.Connect(ipEndPoint);      //發送請求      Send(socketClient);      //接收服務器的響應      Receive(socketClient);  }    //接收來自服務端的消息  void Receive(Socket socketClient)  {      byte[] data = new byte[1024 * 1024];      while (true)      {          //讀取客戶端發送過來的數據          int readLeng = socketClient.Receive(data, 0, data.Length, SocketFlags.None);          textBox2.AppendText($"{socketClient.RemoteEndPoint}：{Encoding.UTF8.GetString(data, 0, readLeng)}rn");      }  }    //發送消息到服務端  void Send(Socket socketClient)  {      //為了方便演示，僅用請求報文的前兩行即可。（切記:需要嚴格按照報文格式。如，最後需要連續兩次換行）      var msg = $"GET / HTTP/1.1rnHost: {new Uri(textBox1.Text).Host}rnrn";      socketClient.Send(Encoding.UTF8.GetBytes(msg));  }

整個流程也就是：

  • 1、dns服務把域名解析成ip
  • 2、通過ip和端口和服務器建立連接（三次握手）
  • 3、獲取html文檔
  • 4、根據文檔裏面的鏈接（js、css、img）再重複以上過程

【注意】：發送報文的時候需要嚴格按照報文格式。如，最後需要連續兩次換行、行末不能有空格等。

效果圖：

用Socket實現Web服務器

Web服務器的實現和我們上一篇的Socket聊天服務端其實也差不多。
不同之處就在於，解析請求報文，然後按HTTP協議回復標準的響應報文（我這裡為了簡單，就沒有按標準的協議來玩，僅僅只是實現了表面的效果）
代碼如下：

void ...()  {      //1 創建Socket對象      Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);        //2 綁定ip和端口      IPAddress ip = IPAddress.Parse("127.0.0.1");      IPEndPoint ipEndPoint = new IPEndPoint(ip, 80);      socketServer.Bind(ipEndPoint);        //3、開啟偵聽(等待客戶機發出的連接),並設置最大客戶端連接數為10      socketServer.Listen(10);        //阻塞等待客戶端連接      Task.Run(() => { Accept(socketServer); });  }    //4 阻塞等待客戶端連接  private static void Accept(Socket socketServer)  {      while (true)      {          //阻塞等待客戶端連接          Socket newSocket = socketServer.Accept();          Task.Run(() => { Receive(newSocket); });      }  }    //5 讀取客戶端發送過來的報文  private static void Receive(Socket newSocket)  {      byte[] data = new byte[1024 * 1024];      while (newSocket.Connected)      {          //讀取客戶端發送過來的數據          int readLeng = newSocket.Receive(data, 0, data.Length, SocketFlags.None);          //讀取客戶端發來的請求報文          var requst = Encoding.UTF8.GetString(data, 0, readLeng);            //解析請求報文的請求路徑（可以解析請求路徑、請求文件、文件類型）          var requstFile = requst.Split("rn")[0].Split(" ")[1];          //回復客戶端響應報文          Send(newSocket, requstFile);      }  }    //6 回復客戶端響應報文  private static void Send(Socket newSocket, string requstFile)  {      //這裡如果請求的根目錄，默認顯示Index.html      if (requstFile == "/" ) requstFile = "/Index.html";        var msg = File.ReadAllText(Directory.GetCurrentDirectory() + requstFile);      //把消息內容轉成位元組數組後發送      newSocket.Send(Encoding.UTF8.GetBytes(msg));        //回復響應後馬上關閉連接      newSocket.Shutdown(SocketShutdown.Both);      newSocket.Close();  }

效果如下：


由此我們知道了.net core為什麼可以在不需要iis的情況下，一個黑窗體就提供了對網址的訪問。其實也就是KestrelServer通過Socket綁定並監聽端口提供的服務。
【注意】：我們綁定的ip是127.0.0.1socketServer.Bind(ipEndPoint)，所以我們測試的時候只能在瀏覽器輸入127.0.0.1或者localhost。如果想通過內外ip訪問，我們可以綁定任意ipIPAddress.Any。如socketServer.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, port))。

為什麼不見三次握手

對於HTTP/TCP可能大家多少都聽過三次握手，可是在我們在用Socket編寫Web服務器的時候並沒有看到相關的東西啊，這是怎麼回事。
因為我們在客戶端執行連接socketClient.Connect(ipEndPoint)的時候已經進行了三次握手

具體可細讀小坦克大佬的文章。
也就是說我們在用C#的Socket、TCP、HttpClient的時候根本就不用關注這些細節。
另外套接字有三種不同的類型：流套接字、數據報套接字和原始套接字。前兩者是標準套接字，分別對應TCP和UDP。而原始套接字則更加底層更加牛逼，普通開發人員一般接觸不到。
我們說的HTTP、TCP、UDP之類都是網絡協議，那協議到底是什麼？通俗的說其實只是你我他之間的一個約定而已，大家都按規定了來那就可以說是協議。
而HTTP又是建立在TCP之上的，也就是說基礎協議之後再加約定又可以成為一種新的協議。下章我們將用Socket來實現ModbusTCP協議對寄存器讀和寫。

結束

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