WinSock学习笔记

最新推荐文章于 2018-07-13 17:34:46 发布
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分类专栏： 面试专题——网络知识

Socket（套接字）

◆先看定义：

1.typedef unsigned int u_int;
2.typedef u_int SOCKET;

◆Socket相当于进行网络通信两端的插座，只要对方的Socket和自己的Socket有通信联接，双方就可以发送和接收数据了。其定义类似于文件句柄的定义。

◆Socket有五种不同的类型：

1、流式套接字(stream socket)

定义：

1.#define SOCK_STREAM 1 

流式套接字提供了双向、有序的、无重复的以及无记录边界的数据流服务，适合处理大量数据。它是面向联结的，必须建立数据传输链路，同时还必须对传输的数据进行验证，确保数据的准确性。因此，系统开销较大。

2、 数据报套接字(datagram socket)

定义：

1.#define SOCK_DGRAM 2 

数据报套接字也支持双向的数据流，但不保证传输数据的准确性，但保留了记录边界。由于数据报套接字是无联接的，例如广播时的联接，所以并不保证接收端是否正在侦听。数据报套接字传输效率比较高。

3、原始套接字(raw-protocol interface)

定义：

1.#define SOCK_RAW 3 

原始套接字保存了数据包中的完整IP头，前面两种套接字只能收到用户数据。因此可以通过原始套接字对数据进行分析。

其它两种套接字不常用，这里就不介绍了。

◆Socket开发所必须需要的文件(以WinSock V2.0为例)：

头文件：Winsock2.h

库文件：WS2_32.LIB

动态库：W32_32.DLL

一些重要的定义

1、数据类型的基本定义：这个大家一看就懂。

1.typedef unsigned char u_char;
2.typedef unsigned short u_short;
3.typedef unsigned int u_int;
4.typedef unsigned long u_long;

2、 网络地址的数据结构，有一个老的和一个新的的，请大家留意，如果想知道为什么，请发邮件给Bill Gate。其实就是计算机的IP地址，不过一般不用用点分开的IP地址，当然也提供一些转换函数。

◆ 旧的网络地址结构的定义，为一个4字节的联合：

01.struct in_addr {
02.union {
03.struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
04.struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;
05.u_long S_addr;
06.} S_un;
07.#define s_addr S_un.S_addr /* can be used for most tcp & ip code */
08.//下面几行省略,反正没什么用处。
09.};

其实完全不用这么麻烦，请看下面:

◆ 新的网络地址结构的定义：

非常简单，就是一个无符号长整数 unsigned long。举个例子：IP地址为127.0.0.1的网络地址是什么呢？请看定义：

1.#define INADDR_LOOPBACK 0x7f000001

3、 套接字地址结构

(1)、sockaddr结构：

1.struct sockaddr {
2.u_short sa_family; /* address family */
3.char sa_data[14]; /* up to 14 bytes of direct address */
4.};

sa_family为网络地址类型，一般为AF_INET，表示该socket在Internet域中进行通信，该地址结构随选择的协议的不同而变化，因此一般情况下另一个与该地址结构大小相同的sockaddr_in结构更为常用，sockaddr_in结构用来标识TCP/IP协议下的地址。换句话说，这个结构是通用socket地址结构，而下面的sockaddr_in是专门针对Internet域的socket地址结构。

(2)、sockaddr_in结构

1.struct sockaddr_in {
2.short sin_family;
3.u_short sin_port;
4.struct in_addr sin_addr;
5.char sin_zero[8];
6.};

sin _family为网络地址类型，必须设定为AF_INET。sin_port为服务端口，注意不要使用已固定的服务端口，如HTTP的端口80等。如果端口设置为0，则系统会自动分配一个唯一端口。sin_addr为一个unsigned long的IP地址。sin_zero为填充字段，纯粹用来保证结构的大小。

◆ 将常用的用点分开的IP地址转换为unsigned long类型的IP地址的函数：

1.unsigned long inet_addr(const char FAR * cp )

用法：

1.unsigned long addr=inet_addr("192.1.8.84")

◆ 如果将sin_addr设置为INADDR_ANY，则表示所有的IP地址，也即所有的计算机。

1.#define INADDR_ANY (u_long)0x00000000

4、 主机地址：

先看定义：

01.struct hostent {
02.char FAR * h_name; /* official name of host */
03.char FAR * FAR * h_aliases; /* alias list */
04.short h_addrtype; /* host address type */
05.short h_length; /* length of address */
06.char FAR * FAR * h_addr_list; /* list of addresses */
07.#define h_addr h_addr_list[0] /* address, for backward compat */
08.};
09.h_name为主机名字。
10.h_aliases为主机别名列表。
11.h_addrtype为地址类型。
12.h_length为地址类型。
13.h_addr_list为IP地址，如果该主机有多个网卡，就包括地址的列表。

另外还有几个类似的结构，这里就不一一介绍了。

5、 常见TCP/IP协议的定义：

1.#define IPPROTO_IP 0 
2.#define IPPROTO_ICMP 1 
3.#define IPPROTO_IGMP 2 
4.#define IPPROTO_TCP 6 
5.#define IPPROTO_UDP 17 
6.#define IPPROTO_RAW 255 

具体是什么协议，大家一看就知道了。

套接字的属性

为了灵活使用套接字，我们可以对它的属性进行设定。

1、 属性内容：

01.//允许调试输出
02.#define SO_DEBUG 0x0001 /* turn on debugging info recording */
03.//是否监听模式
04.#define SO_ACCEPTCONN 0x0002 /* socket has had listen() */
05.//套接字与其他套接字的地址绑定
06.#define SO_REUSEADDR 0x0004 /* allow local address reuse */
07.//保持连接
08.#define SO_KEEPALIVE 0x0008 /* keep connections alive */
09.//不要路由出去
10.#define SO_DONTROUTE 0x0010 /* just use interface addresses */
11.//设置为广播
12.#define SO_BROADCAST 0x0020 /* permit sending of broadcast msgs */
13.//使用环回不通过硬件
14.#define SO_USELOOPBACK 0x0040 /* bypass hardware when possible */
15.//当前拖延值
16.#define SO_LINGER 0x0080 /* linger on close if data present */
17.//是否加入带外数据
18.#define SO_OOBINLINE 0x0100 /* leave received OOB data in line */
19.//禁用LINGER选项
20.#define SO_DONTLINGER (int)(~SO_LINGER)
21.//发送缓冲区长度
22.#define SO_SNDBUF 0x1001 /* send buffer size */
23.//接收缓冲区长度
24.#define SO_RCVBUF 0x1002 /* receive buffer size */
25.//发送超时时间
26.#define SO_SNDTIMEO 0x1005 /* send timeout */
27.//接收超时时间
28.#define SO_RCVTIMEO 0x1006 /* receive timeout */
29.//错误状态
30.#define SO_ERROR 0x1007 /* get error status and clear */
31.//套接字类型
32.#define SO_TYPE 0x1008 /* get socket type */

2、 读取socket属性：

1.int getsockopt(SOCKET s, int level, int optname, char FAR * optval,int FAR * optlen)

s为欲读取属性的套接字。level为套接字选项的级别，大多数是特定协议和套接字专有的。如IP协议应为 IPPROTO_IP。

1.optname为读取选项的名称
2.optval为存放选项值的缓冲区指针。
3.optlen为缓冲区的长度

用法：

1.int ttl=0; //读取TTL值
2.int rc = getsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl,sizeof(ttl));
3.//来自MS platform SDK 2003

3、 设置socket属性：

1.int setsockopt(SOCKET s,int level, int optname,const char FAR * optval, int optlen)

s为欲设置属性的套接字。

level为套接字选项的级别，用法同上。

optname为设置选项的名称

optval为存放选项值的缓冲区指针。

optlen为缓冲区的长度

用法：

1.int ttl=32; //设置TTL值
2.int rc = setsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl,sizeof(ttl));

套接字的使用步骤

1、启动Winsock：对Winsock DLL进行初始化，协商Winsock的版本支持并分配必要的
资源。（服务器端和客户端）

01.int WSAStartup( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData )
02. 
03.wVersionRequested为打算加载Winsock的版本，一般如下设置：
04.wVersionRequested=MAKEWORD(2,0)
05.或者直接赋值：wVersionRequested=2
06. 
07.LPWSADATA为初始化Socket后加载的版本的信息,定义如下：
08.typedef struct WSAData {
09.WORD wVersion;
10.WORD wHighVersion;
11.char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];
12.char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];
13.unsigned short iMaxSockets;
14.unsigned short iMaxUdpDg;
15.char FAR * lpVendorInfo;
16.} WSADATA, FAR * LPWSADATA;

如果加载成功后数据为：

1.wVersion＝2表示加载版本为2.0。
2.wHighVersion＝514表示当前系统支持socket最高版本为2.2。
3.szDescription="WinSock 2.0"
4.szSystemStatus="Running"表示正在运行。
5.iMaxSockets＝0表示同时打开的socket最大数，为0表示没有限制。
6.iMaxUdpDg＝0表示同时打开的数据报最大数，为0表示没有限制。
7.lpVendorInfo没有使用，为厂商指定信息预留。

该函数使用方法：

1.WORD wVersion=MAKEWORD(2,0);
2.WSADATA wsData;
3.int nResult= WSAStartup(wVersion,&wsData);
4.if(nResult !=0)
5.{
6.//错误处理
7.}

2、创建套接字：（服务器端和客户端）

1.SOCKET socket( int af, int type, int protocol );
2.af为网络地址类型，一般为AF_INET，表示在Internet域中使用。
3.type为套接字类型，前面已经介绍了。
4.protocol为指定网络协议，一般为IPPROTO_IP。

用法：

1.SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);
2.if(sock==INVALID_SOCKET)
3.{
4.//错误处理
5.}

3、套接字的绑定：将本地地址绑定到所创建的套接字上。（服务器端和客户端）

1.int bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )
2.s为已经创建的套接字。
3.name为socket地址结构，为sockaddr结构，如前面讨论的，我们一般使用sockaddr_in
4.结构，在使用再强制转换为sockaddr结构。
5.namelen为地址结构的长度。

用法：

01.sockaddr_in addr;
02.addr. sin_family=AF_INET;
03.addr. sin_port= htons(0); //保证字节顺序
04.addr. sin_addr.s_addr= inet_addr("192.1.8.84")
05.int nResult=bind(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
06.if(nResult==SOCKET_ERROR)
07.{
08.//错误处理
09.}

4、 套接字的监听：（服务器端）

1.int listen(SOCKET s, int backlog )

s为一个已绑定但未联接的套接字。

backlog为指定正在等待联接的最大队列长度，这个参数非常重要，因为服务器一般可以提供多个连接。

用法：

1.int nResult=listen(s,5) //最多5个连接
2.if(nResult==SOCKET_ERROR)
3.{
4.//错误处理
5.}

5、套接字等待连接:：（服务器端）

1.SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr, int FAR * addrlen )

s为处于监听模式的套接字。

sockaddr为接收成功后返回客户端的网络地址。

addrlen为网络地址的长度。

用法：

1.sockaddr_in addr;
2.SOCKET s_d=accept(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
3.if(s==INVALID_SOCKET)
4.{
5.//错误处理
6.}

6、套接字的连结：将两个套接字连结起来准备通信。（客户端）

1.int connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )

s为欲连结的已创建的套接字。

name为欲连结的socket地址。

namelen为socket地址的结构的长度。

用法：

01.sockaddr_in addr;
02.addr. sin_family=AF_INET;
03.addr. sin_port=htons(0); //保证字节顺序
04.addr. sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY) //保证字节顺序
05.int nResult=connect(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
06.if(nResult==SOCKET_ERROR)
07.{
08.//错误处理
09.}

7、套接字发送数据：（服务器端和客户端）

1.int send(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags )

s为服务器端监听的套接字。

buf为欲发送数据缓冲区的指针。

len为发送数据缓冲区的长度。

flags为数据发送标记。

返回值为发送数据的字符数。

◆这里讲一下这个发送标记，下面8中讨论的接收标记也一样：

flag取值必须为0或者如下定义的组合：0表示没有特殊行为。

1.#define MSG_OOB 0x1 /* process out-of-band data */
2.#define MSG_PEEK 0x2 /* peek at incoming message */
3.#define MSG_DONTROUTE 0x4 /* send without using routing tables */
4.MSG_OOB表示数据应该带外发送，所谓带外数据就是TCP紧急数据。
5.MSG_PEEK表示使有用的数据复制到缓冲区内，但并不从系统缓冲区内删除。
6.MSG_DONTROUTE表示不要将包路由出去。

用法：

1.char buf[]="xiaojin";
2.int nResult=send(s,buf,strlen(buf));
3.if(nResult==SOCKET_ERROR)
4.{
5.//错误处理
6.}

8、 套接字的数据接收：（客户端）

1.int recv( SOCKET s, char FAR * buf, int len, int flags )

s为准备接收数据的套接字。

buf为准备接收数据的缓冲区。

len为准备接收数据缓冲区的大小。

flags为数据接收标记。

返回值为接收的数据的字符数。

用法：

1.char mess[1000];
2.int nResult =recv(s,mess,1000,0);
3.if(nResult==SOCKET_ERROR)
4.{
5.//错误处理
6.}

9、中断套接字连接：通知服务器端或客户端停止接收和发送数据。（服务器端和客户端）

1.int shutdown(SOCKET s, int how)

s为欲中断连接的套接字。

How为描述禁止哪些操作，取值为：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH。

1.#define SD_RECEIVE 0x00
2.#define SD_SEND 0x01
3.#define SD_BOTH 0x02

用法：

1.int nResult= shutdown(s,SD_BOTH);
2.if(nResult==SOCKET_ERROR)
3.{
4.//错误处理
5.}

10、 关闭套接字：释放所占有的资源。（服务器端和客户端）

1.int closesocket( SOCKET s )

s为欲关闭的套接字。

用法：

1.int nResult=closesocket(s);
2.if(nResult==SOCKET_ERROR)
3.{
4.//错误处理
5.
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