C#的Socket编程

Microsoft.Net Framework为应用程序访问Internet提供了分层的、可扩展的以及受管辖的网络服务，其名字空间System.Net和System.Net.Sockets包含丰富的类能够开发多种网络应用程序。.Net类采用的分层结构容许应用程序在不一样的控制级别上访问网络，开发人员能够根据须要选择针对不一样的级别编制程序，这些级别几乎囊括了Internet的全部须要--从socket套接字到普通的请求/响应，更重要的是，这种分层是能够扩展的，可以适应Internet不断扩展的须要。

抛开ISO/OSI模型的7层构架，单从TCP/IP模型上的逻辑层面上看，.Net类能够视为包含3个层次：请求/响应层、应用协议层、传输层。WebReqeust和WebResponse 表明了请求/响应层，支持Http、Tcp和Udp的类组成了应用协议层，而Socket类处于传输层。能够以下示意：

     可见，传输层位于这个结构的最底层，当其上面的应用协议层和请求/响应层不能知足应用程序的特殊须要时，就须要使用这一层进行Socket套接字编程。

     而在.Net中，System.Net.Sockets 命名空间为须要严密控制网络访问的开发人员提供了 Windows Sockets (Winsock) 接口的托管实现。System.Net 命名空间中的全部其余网络访问类都创建在该套接字Socket实现之上，如TCPClient、TCPListener 和 UDPClient 类封装有关建立到 Internet 的 TCP 和 UDP 链接的详细信息；NetworkStream类则提供用于网络访问的基础数据流等，常见的许多Internet服务均可以见到Socket的踪迹，如Telnet、Http、Email、Echo等，这些服务尽管通信协议Protocol的定义不一样，可是其基础的传输都是采用的Socket。

      其实，Socket能够象流Stream同样被视为一个数据通道，这个通道架设在应用程序端（客户端）和远程服务器端之间，然后，数据的读取（接收）和写入（发送）均针对这个通道来进行。

      可见，在应用程序端或者服务器端建立了Socket对象以后，就可使用Send/SentTo方法将数据发送到链接的Socket,或者使用Receive/ReceiveFrom方法接收来自链接Socket的数据；

      针对Socket编程，.NET 框架的 Socket 类是 Winsock32 API 提供的套接字服务的托管代码版本。其中为实现网络编程提供了大量的方法，大多数状况下，Socket 类方法只是将数据封送到它们的本机 Win32 副本中并处理任何须要的安全检查。若是你熟悉Winsock API函数，那么用Socket类编写网络程序会很是容易，固然，若是你未曾接触过，也不会太困难，跟随下面的解说，你会发觉使用Socket类开发windows 网络应用程序原来有规可寻，它们在大多数状况下遵循大体相同的步骤。

在使用以前，你须要首先建立Socket对象的实例，这能够经过Socket类的构造方法来实现：

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。

下面的示例语句建立一个 Socket，它可用于在基于 TCP/IP 的网络（如 Internet）上通信。

Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

      若要使用 UDP 而不是 TCP，须要更改协议类型，以下面的示例所示：

Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);

      一旦建立 Socket，在客户端，你将能够经过Connect方法链接到指定的服务器，并经过Send/SendTo方法向远程服务器发送数据，然后能够经过Receive/ReceiveFrom从服务端接收数据；而在服务器端，你须要使用Bind方法绑定所指定的接口使Socket与一个本地终结点相联，并经过Listen方法侦听该接口上的请求，当侦听到用户端的链接时，调用Accept完成链接的操做，建立新的Socket以处理传入的链接请求。使用完 Socket 后，记住使用 Shutdown 方法禁用 Socket，并使用 Close 方法关闭 Socket。其间用到的方法/函数有：

Socket.Connect方法:创建到远程设备的链接 
public void Connect(EndPoint remoteEP)（有重载方法） 
Socket.Send 方法:从数据中的指示位置开始将数据发送到链接的 Socket。 
public int Send(byte[], int, SocketFlags);(有重载方法) 
Socket.SendTo 方法 将数据发送到特定终结点。 
public int SendTo(byte[], EndPoint);（有重载方法） 
Socket.Receive方法:将数据从链接的 Socket 接收到接收缓冲区的特定位置。 
public int Receive(byte[],int,SocketFlags); 
Socket.ReceiveFrom方法：接收数据缓冲区中特定位置的数据并存储终结点。 
public int ReceiveFrom(byte[], int, SocketFlags, ref EndPoint); 
Socket.Bind 方法：使 Socket 与一个本地终结点相关联： 
public void Bind( EndPoint localEP ); 
Socket.Listen方法：将 Socket 置于侦听状态。 
public void Listen( int backlog ); 
Socket.Accept方法:建立新的 Socket 以处理传入的链接请求。 
public Socket Accept(); 
Socket.Shutdown方法:禁用某 Socket 上的发送和接收 
public void Shutdown( SocketShutdown how ); 
Socket.Close方法:强制 Socket 链接关闭 
public void Close();

      能够看出，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惟一标识设备。网络地址标识网络上的特定设备；端口号标识要链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同时也为每一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 类包含应用程序链接到主机上的服务所需的主机和端口信息，经过组合服务的主机IP地址和端口号，IPEndPoint 类造成到服务的链接点。

用到IPEndPoint类的时候就不可避免地涉及到计算机IP地址，.Net中有两种类能够获得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。下面的语句建立一个 IPAddress 实例：

      IPAddress myIP = IPAddress.Parse("192.168.1.2");

      Dns 类：向使用 TCP/IP Internet 服务的应用程序提供域名服务。其Resolve 方法查询 DNS 服务器以将用户友好的域名（如"host.contoso.com"）映射到数字形式的 Internet 地址（如 192.168.1.1）。Resolve方法 返回一个 IPHostEnty 实例，该实例包含所请求名称的地址和别名的列表。大多数状况下，可使用 AddressList 数组中返回的第一个地址。下面的代码获取一个 IPAddress 实例，该实例包含服务器 host.contoso.com 的 IP 地址。

IPHostEntry ipHostInfo = Dns.Resolve("host.contoso.com"); 
IPAddress ipAddress = ipHostInfo.AddressList[0];

      你也可使用GetHostName方法获得IPHostEntry实例：

IPHosntEntry hostInfo=Dns.GetHostByName("host.contoso.com")

      在使用以上方法时，你将可能须要处理如下几种异常：

SocketException异常：访问Socket时操做系统发生错误引起

ArgumentNullException异常：参数为空引用引起

ObjectDisposedException异常：Socket已经关闭引起

      在掌握上面得知识后，下面的代码将该服务器主机（ host.contoso.com的 IP 地址与端口号组合，以便为链接建立远程终结点：

IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ipAddress,11000);

      肯定了远程设备的地址并选择了用于链接的端口后，应用程序能够尝试创建与远程设备的链接。下面的示例使用现有的 IPEndPoint 实例与远程设备链接，并捕获可能引起的异常：

try { 
s.Connect(ipe);//尝试链接 
} 
//处理参数为空引用异常 
catch(ArgumentNullException ae) { 
Console.WriteLine("ArgumentNullException : {0}", ae.ToString()); 
} 
//处理操做系统异常 
catch(SocketException se) { 
Console.WriteLine("SocketException : {0}", se.ToString()); 
} 
catch(Exception e) { 
Console.WriteLine("Unexpected exception : {0}", e.ToString()); 
}

      须要知道的是：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，对执行网络操做的函数（如 Send 和 Receive）的调用一直等到操做完成后才将控制返回给调用程序。在异步模式中，这些调用当即返回。

      另外，不少时候，Socket编程视状况不一样须要在客户端和服务器端分别予以实现，在客户端编制应用程序向服务端指定端口发送请求，同时编制服务端应用程序处理该请求，这个过程在上面的阐述中已经说起；固然，并不是全部的Socket编程都须要你严格编写这两端程序；视应用状况不一样，你能够在客户端构造出请求字符串，服务器相应端口捕获这个请求，交由其公用服务程序进行处理。如下事例语句中的字符串就向远程主机提出页面请求：

string Get = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: " + server + "\r\nConnection: Close\r\n\r\n";

      远程主机指定端口接受到这一请求后，就可利用其公用服务程序进行处理而不须要另行编制服务器端应用程序。

      综合运用以上阐述的使用Visual C#进行Socket网络程序开发的知识，下面的程序段完整地实现了Web页面下载功能。用户只需在窗体上输入远程主机名（Dns 主机名或以点分隔的四部分表示法格式的 IP 地址）和预保存的本地文件名，并利用专门提供Http服务的80端口，就能够获取远程主机页面并保存在本地机指定文件中。若是保存格式是.htm格式，你就能够在Internet浏览器中打开该页面。适当添加代码，你甚至能够实现一个简单的浏览器程序。

实现此功能的主要源代码以下：

//"开始"按钮事件 private void button1_Click(object sender, System.EventArgs e) { //取得预保存的文件名 string fileName=textBox3.Text.Trim(); //远程主机 string hostName=textBox1.Text.Trim(); //端口 int port=Int32.Parse(textBox2.Text.Trim()); //获得主机信息 IPHostEntry ipInfo=Dns.GetHostByName(hostName); //取得IPAddress[] IPAddress[] ipAddr=ipInfo.AddressList; //获得ip IPAddress ip=ipAddr[0]; //组合出远程终结点 IPEndPoint hostEP=new IPEndPoint(ip,port); //建立Socket 实例 Socket socket=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp); try { //尝试链接 socket.Connect(hostEP); } catch(Exception se) { MessageBox.Show("链接错误"+se.Message,"提示信息 ,MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information); } //发送给远程主机的请求内容串 string sendStr="GET / HTTP/1.1\r\nHost: " + hostName + "\r\nConnection: Close\r\n\r\n"; //建立bytes字节数组以转换发送串 byte[] bytesSendStr=new byte[1024]; //将发送内容字符串转换成字节byte数组 bytesSendStr=Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr); try { //向主机发送请求 socket.Send(bytesSendStr,bytesSendStr.Length,0); } catch(Exception ce) { MessageBox.Show("发送错误:"+ce.Message,"提示信息 ,MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information); } //声明接收返回内容的字符串 string recvStr=""; //声明字节数组，一次接收数据的长度为1024字节 byte[] recvBytes=new byte[1024]; //返回实际接收内容的字节数 int bytes=0; //循环读取，直到接收完全部数据 while(true) { bytes=socket.Receive(recvBytes,recvBytes.Length,0); //读取完成后退出循环 if(bytes<=0) break; //将读取的字节数转换为字符串 recvStr+=Encoding.ASCII.GetString(recvBytes,0,bytes); } //将所读取的字符串转换为字节数组 byte[] content=Encoding.ASCII.GetBytes(recvStr); try { //建立文件流对象实例 FileStream fs=new FileStream(fileName,FileMode.OpenOrCreate,FileAccess.ReadWrite); //写入文件 fs.Write(content,0,content.Length); } catch(Exception fe) { MessageBox.Show("文件建立/写入错误:"+fe.Message,"提示信息",MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information); } //禁用Socket socket.Shutdown(SocketShutdown.Both); //关闭Socket socket.Close(); } }