Socket接口原理及用C#语言实现

首先从原理上解释一下采用Socket接口的网络通讯，这里以最常用的C/S模式作为范例，首先，服务端有一个进程（或多个进程）在指定的端口等待客户来连接，服务程序等待客户的连接信息，一旦连接上之后，就可以按设计的数据交换方法和格式进行数据传输。客户端在需要的时刻发出向服务端的连接请求。这里为了便于理解，提到了一些调用及其大致的功能。使用socket调用后，仅产生了一个可以使用的socket描述符，这时还不能进行通信，还要使用其他的调用，以使得socket所指的结构中使用的信息被填写完。

　　在使用TCP协议时，一般服务端进程先使用socket调用得到一个描述符，然后使用bind调用将一个名字与socket描述符连接起来，对于Internet域就是将Internet地址联编到socket。之后，服务端使用listen调用指出等待服务请求队列的长度。然后就可以使用accept调用等待客户端发起连接，一般是阻塞等待连接，一旦有客户端发出连接，accept返回客户的地址信息，并返回一个新的socket描述符，该描述符与原先的socket有相同的特性，这时服务端就可以使用这个新的socket进行读写操作了。一般服务端可能在accept返回后创建一个新的进程进行与客户的通信，父进程则再到accept调用处等待另一个连接。客户端进程一般先使用socket调用得到一个socket描述符，然后使用connect向指定的服务器上的指定端口发起连接，一旦连接成功返回，就说明已经建立了与服务器的连接，这时就可以通过socket描述符进行读写操作了。

.NetFrameWork为Socket通讯提供了System.NET.Socket命名空间，在这个命名空间里面有以下几个常用的重要类分别是:

　　·Socket类 这个底层的类用于管理连接，WebRequest，TcpClient和UdpClient在内部使用这个类。

　　·NetworkStream类 这个类是从Stream派生出来的，它表示来自网络的数据流

　　·TcpClient类 允许创建和使用TCP连接

　　·TcpListener类 允许监听传入的TCP连接请求

　　·UdpClient类 用于UDP客户创建连接(UDP是另外一种TCP协议，但没有得到广泛的使用，主要用于本地网络

下面我们来看一个基于Socket的双机通信代码的C#版本

首先创建Socket对象的实例，这可以通过Socket类的构造方法来实现：

1. public Socket(AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,ProtocolType protocolType);

其中，addressFamily 参数指定 Socket 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 Socket，它可用于在基于 TCP/IP 的网络（如 Internet）上通讯。

1. Socket temp = new Socket(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：

1. Socket temp = new Socket(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（你可以在Connect方法前Bind端口，就是以指定的端口发起连接，如果不事先Bind端口号的话，系统会默认在1024到5000随机绑定一个端口号），并通过Send方法向远程服务器发送数据，而后可以通过Receive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Socket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，使用 Close 方法关闭 Socket。

　　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，System.net命名空间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：

1. IPAddress myIP = IPAddress.Parse("192.168.0.1");

需要知道的是：Socket 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，按块传输，对执行网络操作的函数（如 Send 和 Receive）的调用一直等到所有内容传送操作完成后才将控制返回给调用程序。在异步模式中，是按位传输，需要指定发送的开始和结束。同步模式是最常用的模式，我们这里的例子也是使用同步模式。

//client端

using System;
using System.Text;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace socketsample
{
　class Class1
　{
　　static void Main()
　　{
　　　try
　　　{
　　　　int port = 2000;
　　　　string host = "127.0.0.1";
　　　　IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
　　　　IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);//把ip和端口转化为IPEndPoint实例
　　　　Socket c = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//创建一个Socket
　　　　Console.WriteLine("Conneting...");
　　　　c.Connect(ipe);//连接到服务器
　　　　string sendStr = "hello!This is a socket test";
　　　　byte[] bs = Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr);
　　　　Console.WriteLine("Send Message");
　　　　c.Send(bs, bs.Length, 0);//发送测试信息
　　　　string recvStr = "";
　　　　byte[] recvBytes = new byte[1024];
　　　　int bytes;
　　　　bytes = c.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//从服务器端接受返回信息
　　　　recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);
　　　　Console.WriteLine("Client Get Message:{0}", recvStr);//显示服务器返回信息
　　　　c.Close();
　　　}
　　　catch (ArgumentNullException e)
　　　{
　　　　Console.WriteLine("ArgumentNullException: {0}", e);
　　　}
　　　catch (SocketException e)
　　　{
　　　　Console.WriteLine("SocketException: {0}", e);
　　　}
　　　Console.WriteLine("Press Enter to Exit");
　　　Console.ReadLine();
　　}
　}
}

//server端

using System;
using System.Text;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace Project1
{
　class Class2
　{
　　static void Main()
　　{
　　　try
　　　{
　　　　int port = 2000;
　　　　string host = "127.0.0.1";
　　　　IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
　　　　IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);
　　　　Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//创建一个Socket类
　　　　s.Bind(ipe);//绑定2000端口
　　　　s.Listen(0);//开始监听
　　　　Console.WriteLine("Wait for connect");
　　　　Socket temp = s.Accept();//为新建连接创建新的Socket。
　　　　Console.WriteLine("Get a connect");
　　　　string recvStr = "";
　　　　byte[] recvBytes = new byte[1024];
　　　　int bytes;
　　　　bytes = temp.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//从客户端接受信息
　　　　recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);
　　　　Console.WriteLine("Server Get Message:{0}",recvStr);//把客户端传来的信息显示出来
　　　　string sendStr = "Ok!Client Send Message Sucessful!";
　　　　byte[] bs = Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr);
　　　　temp.Send(bs, bs.Length, 0);//返回客户端成功信息
　　　　temp.Close();
　　　　s.Close();
　　　}
　　　catch (ArgumentNullException e)
　　　{
　　　　Console.WriteLine("ArgumentNullException: {0}", e);
　　　}
　　　catch (SocketException e)
　　　{
　　　　Console.WriteLine("SocketException: {0}", e);
　　　}
　　　Console.WriteLine("Press Enter to Exit");
　　　Console.ReadLine();
　　}
　}
}

System.Net.Socket命名空间还提供了两个抽象高级类TCPClient和UDPClient和用于通讯流处理的NetWorkStream

//client端

TcpClient tcpClient=new TcpCLient(主机IP,端口号);
NetworkStream ns=tcp.Client.GetStream();

//server端

TcpListener tcpListener=new TcpListener(监听端口);
tcpListener.Start();
TcpClient tcpClient=tcpListener.AcceptTcpClient();
NetworkStream ns=tcpClient.GetStream();

服务端用TcpListener监听,然后把连接的对象实例化为一个TcpClient,调用TcpClient.GetStream()方法,返回网络流实例化为一个NetworlStream流,下面就是用流的方法进行Send,Receive