• C#.Net网络程序开发Socket篇


    C#.Net网络程序开发-Socket篇 Micros oft.Net Fram ework为应用程序访问Internet 提供了分层的、可扩展的以及受 管辖的网络服务,其名字空间System.Net和System.Net.Sockets包含丰富的类可 以开发多种网络应用程序。.Net类采用的分层结构允许应用程序在不同的控制级别 上访问网络,开发人员可以根据需要选择针对不同的级别编制程序,这些级别几乎 囊括了Internet 的所有需要--从socket套接字到普通的请求/响应,更重要的是,这 种分层是可以扩展的,能够适应Internet 不断扩展的需要。

       抛开ISO/OSI 模型的7层构架,单从TCP/IP模型上的逻辑层面上看,.Net类可以 视为包含3个层次:请求/响应层、应用协议层、传输层。WebReqeust和 WebRespons e 代表了请求/响应层,支持Http、Tcp和Udp的类组成了应用协议 层,而Socket类处于传输层。 

      传输层位于这个结构的最底层,当其上面的应用协议层和请求/响应层不能满足应用 程序的特殊需要时,就需要使用这一层进行Socket套接字编程。 

       而在.Net中,System.Net.Soc kets 命名空间为需要严密控制网络访问的开发人员提 供了 Windows Soc kets (Wins ock) 接口的托管实现。System.Net 命名空间中的所 有其他网络访问类都建立在该套接字Socket实现之上,如TCPClient、TCPListener 和 UDPClient 类封装有关创建到 Internet  的 TCP 和 UDP 连接的详细信息; NetworkStream类则提供用于网络访问的基础数据流等,常见的许多Internet 服务 都可以见到Soc ket的踪影,如Telnet、Http、Em ail、Echo等,这些服务尽管通讯 协议Protocol的定义不同,但是其基础的传输都是采用的Socket。 

       其实,Socket可以象流Stream一样被视为一个数据通道,这个通道架设在应用程 序端(客户端)和远程服务器端之间,而后,数据的读取(接收)和写入(发送) 均针对这个通道来进行。 

      可见,在应用程序端或者服务器端创建了Socket对象之后,就可以使用 Send/SentTo方法将数据发送到连接的Socket,或者使用Receive/ReceiveFrom方 法接收来自连接Socket的数据;  针对Soc ket编程,.NET 框架的 Socket 类是 Wins ock32 API 提供的套接字服务 的托管代码版本。其中为实现网络编程提供了大量的方法,大多数情况下,Socket 类 方法只是将数据封送到它们的本机 Win32 副本中并处理任何必要的安全检查。如 果你熟悉Winsock API函数,那么用Socket类编写网络程序会非常容易,当然, 如果你不曾接触过,也不会太困难,跟随下面的解说,你会发觉使用Socket类开发 windows  网络应用程序原来有规可寻,它们在大多数情况下遵循大致相同的步骤。

        在使用之前,你需要首先创建Socket对象的实例,这可以通过Soc ket类的构造方 法来实现:  public Socket(AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,Protoc olType protoc olType);    其中,addressFamily 参数指定 Soc ket 使用的寻址方案,socketType 参数指定 Socket 的类型,protocolType 参数指定 Socket 使用的协议。 

      下面的示例语句创建一个 Soc ket,它可用于在基于 TCP/IP 的网络(如 Internet) 上通讯。 

    Socket s = new Soc ket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);   

    若要使用 UDP 而不是 TCP,需要更改协议类型,如下面的示例所示: 

    Socket s = new Soc ket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);   

    一旦创建 Socket,在客户端,你将可以通过Connect方法连接到指定的服务器, 并通过Send/SendTo方法向远程服务器发送数据,而后可以通过 Receive/ReceiveFrom从服务端接收数据;而在服务器端,你需要使用Bind方法绑 定所指定的接口使Soc ket与一个本地终结点相联,并通过Listen方法侦听该接口 上的请求,当侦听到用户端的连接时,调用Accept完成连接的操作,创建新的Socket 以处理传入的连接请求。

      使用完 Socket 后,记住使用 Shutdown 方法禁用 Socket, 并使用 Close 方法关闭 Soc ket。其间用到的方法/函数有: 

     Socket.Connect方法:建立到远程设备的连接 

     public void Connect(EndPoint remoteEP)(有重载方法) 

    Socket.Send 方法:从数据中的指示位置开始将数据发送到连接的 Socket。 

    public int Send(byte[], int, Soc ketFlags);(有重载方法) 

     Socket.SendTo 方法 将数据发送到特定终结点。 

    public int SendTo(byte[], EndPoint);(有重载方法) 

     Socket.Receive方法:将数据从连接的 Soc ket 接收到接收缓冲区的特定位置。 

     public int Rec eive(byte[],int,Soc ketFlags); 

    Socket.ReceiveFrom方法:接收数据缓冲区中特定位置的数据并存储终结点。 

    public int Rec eiveFrom(byte[], int, SocketFlags, ref EndPoint); 

     Socket.Bind 方法:使 Soc ket 与一个本地终结点相关联: 

     public void Bind( EndPoint localEP ); 

    Socket.Listen方法:将 Socket 置于侦听状态。 

     public void Listen( int backlog ); 

    Socket.Accept方法:创建新的 Socket 以处理传入的连接请求。 

     public Socket Accept(); 

     Socket.Shutdown方法:禁用某 Socket 上的发送和接收 

    public void Shutdown( SocketShutdown how ); 

    Socket.Close方法:强制 Soc ket 连接关闭  public void Close();   

       可以看出,以上许多方法包含EndPoint类型的参数,在Internet 中,TCP/IP 使用 一个网络地址和一个服务端口号来唯一标识设备。网络地址标识网络上的特定设备; 端口号标识要连接到的该设备上的特定服务。网络地址和服务端口的组合称为终结 点,在 .NET 框架中正是由 EndPoint 类表示这个终结点,它提供表示网络资源或 服务的抽象,用以标志网络地址等信息。.Net同时也为每个受支持的地址族定义了 EndPoint 的子代;对于 IP  地址族,该类为 IPEndPoint。IPEndPoint  类包含应用 程序连接到主机上的服务所需的主机和端口信息,通过组合服务的主机IP 地址和端 口号,IPEndPoint  类形成到服务的连接点。

        用到IPEndPoint 类的时候就不可避免地涉及到计算机IP 地址,.Net中有两种类可 以得到IP 地址实例: 

    IPAddress类:IPAddress  类包含计算机在 IP  网络上的地址。其Parse方法可将 IP 地址字符串转换为 IPAddress 实例。下面的语句创建一个 IPAddress  实例:  IPAddress myIP = IPAddress.Pars e("192.168.1.2");    

       Dns 类:向使用 TCP/IP Internet 服务的应用程序提供域名服务。其Resolve 方法 查询 DNS 服务器以将用户友好的域名(如"host.contos o.com")映射到数字形式 的 Internet 地址(如 192.168.1.1)。Resolve方法 返回一个 IPHostEnty  实例, 该实例包含所请求名称的地址和别名的列表。大多数情况下,可以使用 AddressList 数组中返回的第一个地址。下面的代码获取一个 IPAddress  实例,该实例包含服 务器 host.contoso.com 的 IP  地址。 

    IPHostEntry ipHostInfo = Dns.Resolve("host.c ontoso.c om"); 

     IPAddress ipAddress = ipHostInfo.AddressList[0];    

     你也可以使用GetHostName方法得到IPHostEntry实例:  IPHosntEntry hostInfo=Dns.GetHostByName("host.contoso.com")     在使用以上方法时,你将可能需要处理以下几种异常: 

    SocketException异常:访问Soc ket时操作系统发生错误引发 

    Argum entNullException异常:参数为空引用引发 

     ObjectDisposedException异常:Soc ket已经关闭引发 

       在掌握上面得知识后,下面的代码将该服务器主机( host.c ontoso.c om的 IP  地址 与端口号组合,以便为连接创建远程终结点: 

     IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ipAddress,11000);  

      确定了远程设备的地址并选择了用于连接的端口后,应用程序可以尝试建立与远程 设备的连接。下面的示例使用现有的 IPEndPoint  实例与远程设备连接,并捕获可 能引发的异常: 

     try {  

      s.Connect(ipe);//尝试连接 

      }  //处理参数为空引用异常 

    catch(ArgumentNullException ae)

    {

      Console.WriteLine("Argum entNullException : {0}", ae.ToString()); 

     }  //处理操作系统异常 

    catch(SocketException s e)

     { 

      Console.WriteLine("SocketException : {0}", se.ToString()); 

    }  catch(Exception e) { 

       Console.WriteLine("Unexpected exception : {0}", e.ToString()); 

    }   

      需要知道的是:Soc ket 类支持两种基本模式:同步和异步。其区别在于:在同步模 式中,对执行网络操作的函数(如 Send 和 Rec eive)的调用一直等到操作完成后 才将控制返回给调用程序。在异步模式中,这些调用立即返回。 

      另外,很多时候,Soc ket编程视情况不同需要在客户端和服务器端分别予以实现, 在客户端编制应用程序向服务端指定端口发送请求,同时编制服务端应用程序处理 该请求,这个过程在上面的阐述中已经提及;当然,并非所有的Soc ket编程都需要 你严格编写这两端程序;视应用情况不同,你可以在客户端构造出请求字符串,服 务器相应端口捕获这个请求,交由其公用服务程序进行处理。以下事例语句中的字 符串就向远程主机提出页面请求: 

      string Get = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: " + server + "\r\nConnection: Clos e\r\n\r\n";   

       远程主机指定端口接受到这一请求后,就可利用其公用服务程序进行处理而不需要 另行编制服务器端应用程序。  综合运用以上阐述的使用Visual C#进行Socket网络程序开发的知识,下面的程序 段完整地实现了Web页面下载功能。用户只需在窗体上输入远程主机名(Dns 主 机名或以点分隔的四部分表示法格式的 IP 地址)和预保存的本地文件名,并利用 专门提供Http服务的80端口,就可以获取远程主机页面并保存在本地机指定文件 中。如果保存格式是.htm格式,你就可以在Internet 浏览器中打开该页面。适当添 加代码,你甚至可以实现一个简单的浏览器程序。   

       实现此功能的主要源代码如下: 

    //"开始"按钮事件 

    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
          {
              string fileName = txtFileName.Text; //取得保存的文件名
     
              string hostName = txtHostName.Text; //远程主机
     
              int port = int.Parse(txtPort.Text.Trim());  //端口
     
              IPHostEntry ipInfo = Dns.GetHostByName(hostName);  //得到主机信息
     
              IPAddress[] ipAddr = ipInfo.AddressList; //取得IPAddress[]
     
              IPAddress ip = ipAddr[0];  //取得IP;
     
              IPEndPoint hostEP = new IPEndPoint(ip, port);  //组合出远程终结点
     
              //创建socket
              Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
     
              try
              {
                  socket.Connect(hostEP);
              }
              catch (Exception se)
              {
                  MessageBox.Show("连接错误" + se.Message, "提示信息", MessageBoxButtons.RetryCancel, MessageBoxIcon.Information);
              }
     
              //给远程主机发送请求内容
              string setStr = "GET/HTTP/1.1\r\nHost:" + hostName + "\r\nConnection:Close\r\n\r\n";
     
              //创建bytes字节数组以转换发送串
              byte[] bytesSendStr = new byte[1024];
     
              bytesSendStr = Encoding.ASCII.GetBytes(setStr); //将发送内容转换为byte数组
     
              try
              {
                  socket.Send(bytesSendStr, bytesSendStr.Length, 0); //向主机发送请求
              }
              catch (Exception ex)
              {
                  MessageBox.Show("发送错误:"+ex.Message,"提示信息",MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information);
              }
     
              string recvStr = ""//声明接收返回内容字符串
     
              byte[] recvBytes = new byte[1024]; //声明字节数组,一次接收长度为1024
     
              int bytes = 0;  //返回实际接收内容的字节数
     
              while (true//循环读取,直到接收完所有的数据
              {
                  bytes = socket.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);
     
                  if (bytes <= 0) //循环读取完成后退出 
                      break;
     
                  recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);  //将读取的字节数转换为字符串
              }
     
              byte[] content = Encoding.ASCII.GetBytes(recvStr);  //将所读取的字符串转换为字节数组
     
              try
              {
                  FileStream fs = new FileStream(fileName, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite);  //创建流
     
                  fs.Write(content, 0, content.Length); //写入文件
              }
              catch (Exception ex)
              {
                  MessageBox.Show("文件创建/写入错误:"+ex.Message,"提示信息",MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information);
              }
     
              socket.Shutdown(SocketShutdown.Both); //禁用socket
     
              socket.Close();  //关闭
     
          }
      }
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