VC++深入详解（12）：网络编程

这一小节介绍网络编程。首先我们介绍一下计算机网络的基本知识，然后着重介绍一下Windows Socket程序的编写。
首先，介绍几个基本概念。什么是计算机网络？它是相互连接的独立自主的计算机的集合。它们是如何通信的呢，需要一个东西来表明我要跟哪个计算机进行通信，在网络上，为每个计算机分配了一个“IP”地址，通过地址来找到想要通信的计算机。具体的通信是计算机的某个程序实现的，一台计算机可能同时有多个程序在使用网络。为了区分它们，为每个程序提供了一个“端口号”来标识自己。具体通信时所发送的内容，成为协议，它规定了我们发送的格式：除了发送的内容以外，还包括这些东西是谁发送的，要发给谁，总共有多长等等。而信息具体是如何从一台主机，发送到另一台主机，则会有很大的不确定性：
不同的通信媒介：是通过有线传输的，还是无线网络？
不同的操作系统：Unix、Windows
不同的应用环境：移动、固定
不同的业务类型：对时延的要求、对差错控制的要求。
等等，使得实际中的相互通信的网络异常复杂，如何解决这个问题呢？国际标准化组织（ISO）提出了OSI（Open System Interconnected）七层参考模型，将网络按照不同的功能划分为7层：

应用层
表示层
会话层
传输层
网络层

数据链路层

物理层

它们的功能简述如下：
物理层：提供二进制传输，确定在通信信道上如何传输比特流。一条物理信道上所能传送的信息的最快速度是有限制的，不是我们想传送多块就能传送多快的。为了对抗复杂的传输环境（这一点在无线通信中尤其明显），物理层通常要使用非常复杂的调制、编码技术，来在在一定差错容忍度的前提下，尽可能的多发送。
数据链路层：提供介质访问，增强物理层的传输功能，建立一条无差错的传输线路。比如对于收到物理层发送过来的数据，需要通过确认请求或者简单的差错控制编码（比如奇偶效验）来判断这一帧数据是否有错误，如果错误了，则通知发送发重新发送。
网络层：IP寻址和路由。因为网络上的数据可以经由多条路线到达目的地，所以其中要考虑路由算法、拥塞控制等问题。
传输层：为源端主机到目的端主机提供可靠的数据传输服务，隔离网络的上下层协议，是得网络应用于下层协议无关。也就是应用程序与应用程序之间的连接。
会话层：两个相互通信的应用进程之间建立、组织和协调其相互之间的通信。比如电影里使用对讲机时，一句话说完后总要加一句“over”。
表示层：被传送的数据如何表示。
应用层：用户所提供的服务。
要注意，这7层模型是功能上的划分，并不是具体一定要有这七层。
下面介绍一下应用层、传输层和网络层的常见协议（这是笔试题中常考的）：
应用层协议：远程登录协议（Telnet）、文件传输协议（FTP）、超文本传输协议（HTTP）、域名服务（DNS）、简单哟见传输协议（SMTP）、邮局协议（POP3）等。
传输层：传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）。
这两个协议值得仔细说说。
TCP协议是面向连接的，也就是说，在双方通信之前，已经安排好了一条通信线路（不管它具体是什么）共他俩使用，别人不能使用，等他俩通信结束后，需要释放这条线路。TCP是通过3次握手建立的：
1.客户端给服务器发送SYN（syn = j）包，进入SYN_SEND状态。
2.服务器接收到SYN包，确认客户的SYN(ack = j+1)，同时自己也发送一个SYN包（syn = k），把它俩都发送出去，服务器进入SYN_RECV状态。
3.客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送ACK(ack = k+1)。客户端和服务器都进入ESTABLISHED状态。此时，连接已经建立完毕，可以发送消息了。
上面只是正常的建立连接过程，其中的任何一步都有可能失败，至于失败以后的操作，这里就不细说了。
下面再看看UDP协议：这是一种无连接的、不可靠的协议。这意味着可能向对方发送的消息时对方无法接到。或者，向一个根本不存在的IP地址或者端口发送消息。既然是不可靠的，为什么还要使用它呢？因为UDP协议不需要建立连接，没有数据重传，所以实时性较高。比如我们看视频时，一两个像素的错误我们根本不会发觉。
网络层：网际协议（IP），Internet互联网报文控制协议（ICMP）、Internet组管理协议IGMP。

由于7层模型在使用起来很不方便，实际中应用更广泛的是TCP/IP模型：

应用层
传输层
网络层

网络接口层

它与OSI七层模型的对应关系如下：网络接口层对应于物理层和数据链路层，网络层对应于网络层，传输层对应于传输层，应用层对应于会话层、表示层、应用层。
在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户机、服务器模式：客户向服务器发送请求，服务器收到请求后，提供相应的服务。为什么这么设计呢？首先，建立网络的原因是因为网络中软硬件资源、运算能力和信息分布不均，需要共享，从而拥有资源多的主机提供服务，资源少的客户请求服务。其次，网间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间即不存在父子关系，又不存在共享的内存缓冲区，需要一种机制为希望通信的进程间建立联系，为二者的数据交换提供同步。
它们的通信过程如下：
服务器先运行：
1.打开一个通信通道并告知本地主机，他愿意在某一地址和端口上接收客户的请求。
2.等待客户请求到达端口。
3.接收到重复服务请求没处理该请求并发送应答信号。收到并发服务的请求，要激活一个新的进程或者线程来处理这个客户请求。新的进程或者线程处理此客户的请求，并不需要对其他请求作出相应。等服务完成后，关闭新进程与客户的通信链路，并终止。
4.返回第二步，等待另一请求。
5.关闭服务器。


客户端：
1.打开一个通信通道并连接到服务器所在的主机的特定端口。
2.向服务器发送服务请求报文，等待接收应答，继续提出请求。
3.请求结束后关闭通信通道并终止。


讲了这么多，我们可以隐约感觉到，网络编程是一件很麻烦的事情，为了方便的开发应用软件程序，美国伯克利大学在UNIX上推出了一种应用程序访问通信协议的操作系统套接字（socket），是得程序员可以很方便的访问TCP/IP协议，从而开发各种网络应用程序。后来，socket又引入到windows操作系统。我们先介绍与之相关的函数，然后给出几个例子：
1.使用WSAStartup进行版本协商。
int WSAStartup(WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWSAData);