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Socket

Socket. 使用 Win32 API. 一個網路通訊程式. 什麼是 Socket. 凡是網路兩端互相連線傳送資料時的溝通介面就是 socket ，是一個網路系統的通訊函式庫，在任何作 業系統中可以通用 主要的 5 大函式： socket()  電話 bind()  線路 ( 第幾分機 ?) listen()  準備好接聽 ( 啟用鈴聲 ) connect()  撥電話出去 accept()  對方接聽. Socket 函式，指定通訊協定. socket ( ) 函式. int SOCKET socket(

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Presentation Transcript

  1. Socket 使用Win32 API

  2. 一個網路通訊程式

  3. 什麼是Socket 凡是網路兩端互相連線傳送資料時的溝通介面就是 socket，是一個網路系統的通訊函式庫，在任何作 業系統中可以通用 主要的5大函式： socket()  電話 bind()  線路(第幾分機?) listen()  準備好接聽(啟用鈴聲) connect()  撥電話出去 accept()  對方接聽

  4. Socket函式，指定通訊協定

  5. socket ( )函式 int SOCKETsocket( intaf, inttype, intprotocol ); af：位址資料族系(family)，用不同方式表示網路位址 type：通訊方式 Protocal：傳輸協定編號 回傳值：-1表示建立socket發生錯誤 若成功則回傳非負整數，稱為socket descriptor (socket描述子)

  6. 選項設定 af: 選擇AF_INET  Internet address family 對應的網路位址資料格式是 unsigned long(無號長整數) type：SOCK_STREAM 虛擬路徑連接方式(TCP用) SOCK_DGRAM 資料包方傳遞式(UDP用) protocal： 選擇IPPROTO_TCP (TCP通訊協定) 或寫入0，交由系統設定

  7. 範例 SOCKET sock; //宣告 sock = socket( //設定 AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP );

  8. Bind函式，指定本地端位置

  9. Bind()函式 intbind( SOCKETs, const struct sockaddr*name, intnamelen ); s : 指定好通訊協定的socket name : 指定本地端位址，資料格式為sockaddr namelen : name之資料長度(單位byte) 回傳值：-1表錯誤，否則為0

  10. Sockaddr_in 格式(IPv4用) struct sockaddr_in { short sin_family; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8]; }; sin_family:位址資料族系，同樣設定為AF_INET sin_port:主機開啟的通訊埠號 用htons() 寫入 sin_addr:主機IP位址 in_addr資料格式 sin_zero[8]:目前沒用處，保留以後使用

  11. in_addr格式 typedef struct in_addr {union { struct {u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4;} S_un_b; struct {u_short s_w1,s_w2;} S_un_w; u_long S_addr;} S_un; } in_addr; 使用了union的結構體，實際上的大小是一個32bit的長整數 所以只要注意u_long S_addr這個變數 將IP對此變數寫入便可 函式庫引入的標頭檔應該會有定義 #define s_addr S_un.s_addr 此後只要對前一頁之變數sin_addr.s_addr存取便可 寫入時使用inet_addr(“IP位址字串”)轉換成unsigned long

  12. 範例 SOCKET Sock; sockaddr_in saServer; Sock = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP ); // 設定本機通訊用的位址 saServer.sin_family = AF_INET; saServer.sin_port = htons(5150); //啟用5150 port saServer.sin_addr.s_addr = inet_addr(“140.115.65.30”); //設定本機IP // 呼叫Bind函式 bind(Sock,(SOCKADDR*) &saServer, sizeof(saServer) );

  13. Listen函式 設定socket等待外部連線 listen()是使Socket進入等待連線狀態，等待客戶端(Client) 連上線來，很顯然的呼叫此函式的主機，功能會是一台伺服器(Server)。 如果有Client想要連過來，此時可以呼叫connect()來跟Server 連線。而Server接受後會建立新的socket和Client通訊，listen socket則繼續存在等待其他Client，直到關閉為止。

  14. listen()函式 intlisten( SOCKETs, intbacklog ); s：設定好bind(),並且尚未連線的socket Backlog：等待Server接受連線前，同時最大連線數 回傳值：-1表錯誤，否則為0

  15. Accept函式 接受外部連線 Blocking Non-blocking

  16. Accept() 函式 SOCKETaccept( SOCKETs, struct sockaddr*addr, int*addrlen ); s：一個設定為listen狀態的socket sddr：Client端位址資訊，由函式自動產生填入 addrlen：sddr長度，由函式自動產生 回傳值：-1表示錯誤，否則傳回另一個包含Client端資訊的新socket descriptor，作為傳送資料用 傳進accept()的listen socket本身並沒有辦法作資料的傳輸，所以必須透過accept()產生一個包含通訊協定、Server、Client資訊的新socket，利用他就可以進行資料的傳輸了

  17. 範例 ListenSocket 為一個bind()過且未連線的socket // 設定socket為接聽外部連線用 if (listen( ListenSocket, 1 ) == SOCKET_ERROR) printf("Error listening on socket.\n"); // 宣告一個用來和Client連線用的socket SOCKET AcceptSocket; // 接受外部連線 while(1) { AcceptSocket = SOCKET_ERROR; //尚未取得socket descriptor，等待外部連線進入時重設 while( AcceptSocket == SOCKET_ERROR ) { AcceptSocket = accept( ListenSocket, NULL, NULL ); } printf("Client connected.\n"); break; }

  18. connect函式 與等待接聽的socket連線 Client端若要與Server溝通，必須透過connect建立連線，經過驗證確定連線成功後，才能進行資料傳輸。 三向交握(three-way handshake)機制： 1.Client向Server提出連線要求(connect()) 2.Server若接到要求，則回應Clinet接到要求 3.Client接到回應，向Server表示收到回覆 至此才算連線建立完成，雙方可以開始交換資料 若發生錯誤，則會由轉送中繼站回傳ICMP錯誤訊息 connect函式讀到後，會回報錯誤給程式

  19. connect()函式 intconnect( SOCKETs, const struct sockaddr*name, intnamelen ); 設定方式請參照bind()函式 name內資料為 回傳值：-1表錯誤，否則回傳0

  20. recv(),send()函式 處理資料收送 從先前設定好Server與Client的通訊方式後，我們利用進行資料交換的函式recv(),send()來處理要溝通的資料，其實資料溝通的函式有許多種類，read(), write(),readv(),writev(),recvmsg(), sendmsg()等等，我們介紹recv()和send()給大家入門，其他函式的使用可以查閱MSDN或 man 說明文件

  21. recv() 函式 intrecv( SOCKETs, char*buf, intlen, intflags ); s：一個建立連線成功的socket buf：呼叫recv，用來儲存收到資料的暫存器 len：buf的長度(byte) flags：選擇工作模式，一般填入0 回傳值：-1表錯誤，否則傳回接受到資料的長度(byte)

  22. send()函式 intsend( SOCKETs, const char*buf, intlen, intflags ); s：一個建立連線成功的socket buf：用來儲存將送出資料的暫存器 len：buf的長度(byte) flags：選擇工作模式，一般填入0 回傳值：-1表錯誤，否則傳回送出資料的長度(byte)

  23. 範例 //Server端 int bytesSent; int bytesRecv = SOCKET_ERROR; char sendbuf[32] = "Server: Sending Data."; char recvbuf[32] = ""; bytesRecv = recv( m_socket, recvbuf, 32, 0 ); printf( "Bytes Recv: %ld\n", bytesRecv ); bytesSent = send( m_socket, sendbuf, strlen(sendbuf), 0 ); printf( "Bytes Sent: %ld\n", bytesSent ); //Client端 int bytesSent; int bytesRecv = SOCKET_ERROR; char sendbuf[32] = "Client: Sending data."; char recvbuf[32] = ""; bytesSent = send( m_socket, sendbuf, strlen(sendbuf), 0 ); printf( "Bytes Sent: %ld\n", bytesSent ); while( bytesRecv == SOCKET_ERROR ) { bytesRecv = recv( m_socket, recvbuf, 32, 0 ); if ( bytesRecv == 0 || bytesRecv == WSAECONNRESET ) { printf( "Connection Closed.\n"); break; } if (bytesRecv < 0) return; printf( "Bytes Recv: %ld\n", bytesRecv ); }

  24. closesocket(),shutdown()函式 中斷連線 在accept()或connect()成功後建立的通訊用socket，必須由Client或Server下達closesocket()或shutdown()來結束連線。 closesocket()可以用來終止TCP連線，但不會馬上關閉，必須等到該socket不在動作後才切斷連線，這和TCP協定中使用到的sliding window有關，這是用完再關的函式，而shutdown()是有強制性質的中斷連線函式，用來控制socket的IO。 一個好的中斷連線作法應有四步： 1.結束傳送資料 2.使用shutdown()，設定為禁止送出資料 3.呼叫recv()，確定收到的資料長度為0，避免遺漏資訊 4.closesocket() 來關閉socket 註：在Winsock中使用的closesocket()和BSD socket中的close()是相同的

  25. closesocket() 與 shutdown()函式 intclosesocket( SOCKETs ); intshutdown( SOCKETs, inthow ); s：使用中的socket how：控制socket工作的方式 SD_RECEIVE 禁止輸入(disable recv()函式) SD_SEND 禁止輸出(disable send()函式) SD_BOTH 雙向禁止 回傳值：-1表錯誤，否則傳回0

  26. Server-Client Model recv() send()

  27. WINSOCKETS • #include <winsock2.h>

  28. WINSOCKETS • WSADATA wsadata; • if (WSAStartup(0x101,(LPWSADATA) &wsadata) != 0) { fprintf(stderr,"echo_srv: can't use WinSock DLL\n"); exit(1); }

  29. WINSOCKETS • WSACleanup();

  30. Server端用到的元件 • ListBox –顯示項目清單可以利用 ListBox1->Items->Add()新增資料或是ListBox1->Items->Insert()插入資料Add(字串), Insert(位置,字串)由於本次Server端只用到這一個元件，直接拉到滿版…

  31. Server端用到的元件 • Timer –計時器等待，定時輪詢

  32. Server端用到的語法 • #define A B 定義A為B，如利用#define Add(Text) ListBox1->Items->Insert(0,Text)這樣就可以用簡短的Add(“文字”)指令取代一長串的Insert指令 • 註：#define只會增加編譯時間(要轉換)，對於程式的實際效能毫無影響

  33. Server端的工作流程 • 程式啟動直接開始監聽工作WSAStartupsocketbindlisten • 程式結束時關閉連線shutdownclosesocket

  34. Server端的工作流程 • 用Timer做定時監測若已經連線 { recv接收資料} 否則 { accept 接受連線} • ！accept & recv 在沒有資料進入(沒人連線或沒有資料)時會阻塞住導致程式停止回應

  35. Server停止回應的處理方法 • 1. 用非阻塞式函數WSAAcceptExWSARecvWaitForSingleObject • 2. 多執行緒 • 3. 中斷法

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