基於C#的socket編程的TCP同步實現
該部落格源著地址//www.cnblogs.com/sunev/archive/2012/08/05/2604189.html
一、摘要
總結一下基於C#的TCP傳輸協議的涉及到的常用方法及同步實現。
二、實驗平台
Visual Studio 2010
三、socket編程的一些常用方法（同步實現）
3.1 命名空間
需要添加的命名空間
using System.Net; using System.Net.Socket;
3.2 構造新的socket對象
socket原型：
public socket (AddressFamily addressFamily,SocketType sockettype,ProtocolType protocolType)
(1) AddressFamily 用來指定socket解析地址的定址方案，Inte.Network標示需要ip版本4的地址，Inte.NetworkV6需要ip版本6的地址；
(2) SocketType 參數指定socket類型，Raw支援基礎傳輸協議訪問，Stream支援可靠，雙向，基於連接的數據流；
(3) ProtocolType 表示socket支援的網路協議，如常用的TCP和UDP協議。
3.3 定義主機對象
(1) IPEndPoint類
原型:
a)
public IPEndPoint(IPAddress address,int port)
參數address可以直接填寫主機的IP，如”192.168.2.1″；
b)
public IPEndPoint(long address,int port)
參數address整型int64如123456，參數port埠int32，如6655。
(2) 利用DNS伺服器解析主機，使用Dns.Resolve方法
原型：
public static IPHostEntry Resolve(string hostname)
參數：待解析的主機名稱，返回IPHostEntry類值，IPHostEntry為Inte.Net主機地址資訊提供容器，該容器提供存有IP地址列表，主機名稱等。
(3) Dns.GetHostByName獲取本地主機名稱
原型:
public static IPHostEntry GetHostByName(string hostname)
(4) GetHostByAddress
原型：
a)
public static IPHostEntry GetHostByAddress(IPAddress address)
參數：IP地址。
b)
public static IPHostEntry GetHostByAddress(string address)
參數：IP地址格式化字元串。
3.4 埠綁定和監聽
同步套接字伺服器主機的綁定和埠監聽，Socket類的Bind（綁定主機），Listen（監聽埠），Accept（接收客戶端的連接請求）。
(1) Bind
原型:
public void Bind(EndPoint LocalEP)
參數為主機對象 IPEndPoint
(2) Listen
原型：
public void Listen(int backlog)
參數整型數值，掛起隊列最大值
(3) accept
原型：
public socket accept()
返回為套接字對象
3.5 socket的發送和接收方法
(1) 發送數據
a)socket類的send方法
原型一：
public int Send(byte[] buffer)
參數：待發送的位元組數組；
原型二：
public int Send(byte[],SocketFlags)
SocketFlags成員列表：
DontRoute不使用路由表發送，
MaxIOVectorLength為發送和接收數據的wsabuf結構數量提供標準值，
None 不對次調用使用標誌，
OutOfBand消息的部分發送或接收，
Partial消息的部分發送或接收，
Peek查看傳入的消息。
原型三：
public int Send(byte[],int,SocketFlags)
參數二要發送的位元組數
原型四：
public int Send(byte[],int,int,SocketFlags)
參數二為Byte[]中開始發送的位置
b) NetWordStream類的Write方法
原型：
public override void write(byte[] buffer,int offset,int size)
參數分別為：位元組數組，開始位元組位置，總位元組數。
(2) 接收數據
a) Socket類Receive方法
原型一：
public int Receive(byte[] buffer)
原型二：
public int Receive(byte[],SocketFlags)
原型三：
public int Receive(byte[],int,SocketFlags)
原型四：
public int Receive(byte[],int,int,SocketFlags)
Socket類Receive方法的相關參數可參看Socket類Send方法中的參數。
b) NetworkStream類的Read方法
public override int Read(int byte[] buffer,int offset,int size)
參數可參看NetworkStream類的Write方法。
四、TCP傳輸協議的同步實現
4.1 伺服器端編程的步驟：
(1) 創建套接字；
(2) 綁定套接字到一個IP地址和一個埠上(bind())；
(3)將套接字設置為監聽模式等待連接請求(listen())；
(4)請求到來後，接受連接請求，返回一個新的對應於此次連接的套接字(accept())；
(5)用返回的套接字和客戶端進行通訊(send()/recv())；
(6)返回，等待另一連接請求；
(7)關閉套接字。
伺服器端程式碼：
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
namespace net
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//定義接收數據長度變數
int recv;
//定義接收數據的快取
byte[] data = new byte[1024];
//定義偵聽埠
IPEndPoint ipEnd = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 5566);
//定義套接字類型
Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//連接
socket.Bind(ipEnd);
//開始偵聽
socket.Listen(10);
//控制台輸出偵聽狀態
Console.Write("Waiting for a client");
//一旦接受連接，創建一個客戶端
Socket client = socket.Accept();
//獲取客戶端的IP和埠
IPEndPoint ipEndClient = (IPEndPoint)client.RemoteEndPoint;
//輸出客戶端的IP和埠
Console.Write("Connect with {0} at port {1}", ipEndClient.Address, ipEndClient.Port);
//定義待發送字元
string welcome = "Welcome to my server";
//數據類型轉換
data = Encoding.ASCII.GetBytes(welcome);
//發送
client.Send(data, data.Length, SocketFlags.None);
while (true)
{
//對data清零
data = new byte[1024];
//獲取收到的數據的長度
recv = client.Receive(data);
//如果收到的數據長度為0，則退出
if (recv == 0)
break;
//輸出接收到的數據
Console.Write(Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv));
//將接收到的數據再發送出去
client.Send(data, recv, SocketFlags.None);
}
Console.Write("Disconnect form{0}", ipEndClient.Address);
client.Close();
socket.Close();
}
}
}
4.2 客戶端編程的步驟：
(1) 創建套接字；
(2) 向伺服器發出連接請求(connect())；
(3) 和伺服器端進行通訊(send()/recv())；
(4) 關閉套接字。
客戶端程式碼：
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
namespace client
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//定義發送數據快取
byte[] data = new byte[1024];
//定義字元串，用於控制台輸出或輸入
string input, stringData;
//定義主機的IP及埠
IPAddress ip = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
IPEndPoint ipEnd = new IPEndPoint(ip, 5566);
//定義套接字類型
Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//嘗試連接
try
{
socket.Connect(ipEnd);
}
//異常處理
catch (SocketException e)
{
Console.Write("Fail to connect server");
Console.Write(e.ToString());
return;
}
//定義接收數據的長度
int recv = socket.Receive(data);
//將接收的數據轉換成字元串
stringData = Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv);
//控制台輸出接收到的數據
Console.Write(stringData);
//定義從鍵盤接收到的字元串
input = Console.ReadLine();
//將從鍵盤獲取的字元串轉換成整型數據並存儲在數組中
data = Encoding.ASCII.GetBytes(input);
//發送該數組
socket.Send(data, data.Length, SocketFlags.None);
while (true)
{
//
//如果字元串是"exit"，退出while循環
if (input == "exit")
{
break;
}
//對data清零
data = new byte[1024];
//定義接收到的數據的長度
recv = socket.Receive(data);
//將接收到的數據轉換為字元串
stringData = Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv);
//控制台輸出字元串
Console.Write(stringData);
//發送收到的數據
socket.Send(data, recv, 0);
}
Console.Write("disconnect from server");
socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
socket.Close();
}
}
}
上述程式碼實現了，當連接建立之後，客戶端向伺服器端發送鍵盤輸入的字元，伺服器端收到字元後，顯示在控制台並發送給客戶端，客戶端收到字元後，顯示在控制台並再次發送給伺服器端，如此循環。
五、實驗結果
先後運行伺服器端程式和客戶端程式，控制台介面如下：
圖1 伺服器端控制台
當連接建立後，伺服器端控制台顯示等待客戶端的狀態”Waiting for a client”，並列印出連接資訊。
圖2 客戶端控制台
當連接建立後，客戶端收到來自伺服器端發送的字元串”Welcome to my server”。
之後，客戶端通過鍵盤發送數據，二者循環接收並發送，控制台分別如下：
圖3 伺服器控制台
圖4 客戶端控制台
六、幾點說明
6.1 傳輸速度
(1) 增大發送和接收的數組可提升傳輸速度，即增加一次實際發送數據的數量可以提高傳輸速度，但數組中數據的個數也不能一味的增大。需要說明的，由於地層MIT的限制，底層具體實現的時候每次發送的數據仍是不超過1510個的。
(2) 將控制台介面最小化後，速度也會有翻倍的提升。
6.2 MFC的轉換
為了使傳輸協議更有可觀性和使用性，通常做成MFC的樣式，具體的使用已在”基於TCP協議的網路攝影機的設計與實現“應用。
