socket程式設計基礎知識

為了使網路上的計算機能夠彼此識別對方，每台計算機都需要乙個ip位址以標識自己。ip位址由ip協議規定，以32位的二進位制數示。最新的ipv6協議將ip位址公升為128位，這使得ip位址更加廣泛，能夠很好地解決目前ip位址緊缺的情況，但是ipv6協議距離實際應用還有一段距離，目前多數作業系統和應用軟體都是以32位的ip位址為基準。32位的ip位址主要分為兩部分，即字首和字尾。字首表示計算機所屬的物理網路，字尾確定該網路上的唯一一台計算機。在網際網路中，每乙個物理網路都有乙個唯一的網路號。根據網路號的不同，可以將ip位址分為5類，即a類、b類、c類、d類和e類。其中，a類、b類和c類屬於基本類；d類用於多播傳送；e類屬於保留。

雖然使用ip位址可以標識網路中的計算機，但是ip位址容易混淆，並且不容易記憶，人們更傾向於使用主機名來標識ip位址。由於在internet上存在許許多多的計算機，為了防止主機名相同， internet管理機構採取了在主機名後加上字尾名的方法標識一台主機，其字尾名被稱為網域名稱。例如，www.mingrisoft.com，主機名為www，網域名稱為mingrisoft.com。這裡的網域名稱為2級網域名稱， com為一級網域名稱，表示商業組織；mingrisoft為二級網域名稱，表示本地名。為了能夠利用網域名稱進行不同主機間的通訊，需要將網域名稱解析為ip位址，稱之為網域名稱解析。網域名稱解析是通過網域名稱伺服器來完成的。假如主機a的本地網域名稱伺服器是dns.local.com，根網域名稱伺服器是dns.mr.com；所要訪問的主機b的網域名稱為www.mingribook.com，網域名稱伺服器為dns.mrbook.com。當主機a通過網域名稱www.mingribook.com訪問主機b時，將傳送解析網域名稱www.mingribook.com的報文；本地的網域名稱伺服器收到請求後，查詢本地快取，假設沒有該記錄，則本地網域名稱伺服器dns.local.com向根網域名稱伺服器dns.mr.com發出解析網域名稱www.mingribook.com的請求；根網域名稱伺服器dns.mr.com收到請求後查詢本地記錄，如果發現「mingribook.com ns dns.mrbook.com」資訊，將給出dns.mrbook.com的ip位址，並將結果返回給主機a的本地網域名稱伺服器dns.local.com；當本地網域名稱伺服器dns.local.com收到資訊後，會向主機b的網域名稱伺服器dns.mrbook.com傳送解析網域名稱www.mingribook.com的報文；當網域名稱伺服器dns.mrbook.com收到請求後，開始查詢本地的記錄，發現「 www.mingribook.com a 211.120.x.x 」其中「 211.120.x.x 」表示網域名稱www.mingribook.com的ip位址，類似的資訊，將結果返回給主機a的本地網域名稱伺服器dns.local.com。

所謂位址解析是指將計算機的協議位址解析為實體地址，即mac位址，又稱為**裝置位址。通常，在網路上由位址解析協議arp來實現位址解析。下面以本地網路上的兩台計算機通訊為例介紹arp協議解析位址的過程。

假設主機a和主機b處於同乙個物理網路上，主機a的ip為192.168.1.21，主機b的ip為192.168.1.23，當主機a與主機b進行通訊時，主機b的ip位址192.168.1.23將按如下步驟被解析為實體地址。

（1）主機a從本地arp快取中查詢ip為192.168.1.23對應的實體地址。使用者可以在命令視窗中輸入「arp -a」命令檢視arp快取

（2）如果主機a在arp快取中沒有發現192.168.1.23對映的實體地址，將傳送arp請求幀到本地網路上的所有主機，在arp請求幀中包含了主機a的實體地址和ip位址。

（3）本地網路上的其他主機接收到arp請求幀後，將檢查是否與自己的ip位址匹配。如果不匹配，則丟棄arp請求幀。如果主機b 發現與自己的ip位址匹配，則將主機a的實體地址和ip位址新增到自己的arp快取中，然後主機b將自己的實體地址和ip位址發送到主機a，當主機a接收到主機b發來的資訊時，將以這些資訊更新arp快取。

（4）當主機b的實體地址確定後，主機a就可以與主機b通訊了。

在網路上，計算機是通過ip位址來彼此標識自己的，但是當涉及兩台計算機之間的具體通訊時，還會出現乙個問題——如果主機a中的應用程式a1想與主機b中的應用程式b1通訊，如何知道主機a中是a1應用程式與主機b中的應用程式通訊，而不是主機a中的其他應用程式與主機b中的應用程式通訊？反之，當主機b接收到資料時，又如何知道資料是發往應用程式b1的呢（因為在主機b中可以同時執行多個應用程式）？

為了解決上述問題，tcp/ip協議提出了埠的概念，用於標識通訊的應用程式。當應用程式（嚴格說應該是程序）與某個埠繫結後，系統會將收到的給該埠的資料送往該應用程式。埠是用乙個16位的無符號整數值來表示的，範圍為0～65535。低於256的埠被作為系統的保留埠，用於系統程序的通訊；不在這一範圍的埠號被稱為自由埠，可以由程序自由使用。

server端

using system;
using system.collections.generic;
using system.text;
using system.net;
using system.net.sockets;
namespace socketserver
;                    //send方法返回傳送的位元組數
console.writeline("總計將傳送" + client.send(msg) + "個位元組的資料");
console.writeline("結束.");
// console.readline();
client.close();
break;} }
}}
}

client端

using system;
using system.collections.generic;
using system.text;
using system.net;
using system.net.sockets;
namespace socketclient
server.send(encoding.ascii.getbytes(input));
}console.writeline("連線斷開...");
server.shutdown(socketshutdown.both);
server.close();}}
}}

多執行緒版

server端

using system;
using system.collections.generic;
using system.text;
using system.net;
using system.net.sockets;  //可以使用套接字
using system.threading;  //可以使用多執行緒
namespace threadtcpclient
}static void main(string args)
}class clientthread
public void clientservice()
console.writeline("新客戶連線建立: 個連線數", connections);
while ((i = service.receive(bytes)) != 0)
", data);
// 處理客戶端發來的訊息，這裡是轉化為大寫字母
//data = data.toupper();
byte msg = encoding.utf8.getbytes("message from server"); 
// 傳送一條應答訊息
service.send(msg);
console.writeline("傳送的資料: ", "message from server");
}//關閉套接字
service.close();
connections--;
console.writeline("客戶關閉連線: 個連線數", connections);}}
}

client端

using system;
using system.collections.generic;
using system.text;
using system.net;
using system.net.sockets;
namespace threadtcpclient
catch (socketexception)
while (true)
client.send(encoding.utf8.getbytes(input));
//得到實際收到的位元組總數
int rec = client.receive(buf);
console.writeline(encoding.utf8.getstring(buf, 0, rec));
}console.writeline("斷開與伺服器的連線......");
client.close();}}
}

socket通訊原理

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