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包含丰富的类可以开发多种网络应用程序。.Net类采用的分层结构允许应用程序在不同的控制级别上访问网络，开发人员可以根据需要选择针对不同的级别编制程序，这些级别几乎囊括了Internet的所有需要--从socket套接字到普通的请求/响应，更重要的是，这种分层是可以扩展的，能够适应Internet不断扩展的需要。
   
   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类可以视为包含3个层次：请求/响应层、应用协议层、传输层。WebReqeust和WebResponse 代表了请求/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。可以如下示意：
   
  
   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/响应层不能满足应用程序的特殊需要时，就需要使用这一层进行Socket套接字编程。
   
   而在.Net中，System.Net.Sockets 命名空间为需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 命名空间中的所有其他网络访问类都建立在该套接字Socket实现之上，如TCPClient、TCPListener 和 UDPClient 类封装有关创建到 Internet 的 TCP 和 UDP 连接的详细信息；NetworkStream类则提供用于网络访问的基础数据流等，常见的许多Internet服务都可以见到Socket的踪影，如Telnet、Http、Email、Echo等，这些服务尽管通讯协议Protocol的定义不同，但是其基础的传输都是采用的Socket。
   
   其实，Socket可以象流Stream一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，而后，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创建了Socket对象之后，就可以使用Send/SentTo方法将数据发送到连接的Socket,或者使用Receive/ReceiveFrom方法接收来自连接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，大多数情况下，Socket 类方法只是将数据封送到它们的本机 Win32 副本中并处理任何必要的安全检查。如果你熟悉Winsock API函数，那么用Socket类编写网络程序会非常容易，当然，如果你不曾接触过，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，它们在大多数情况下遵循大致相同的步骤。
   
   在使用之前，你需要首先创建Socket对象的实例，这可以通过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。
   
   下面的示例语句创建一个 Socket，它可用于在基于 TCP/IP 的网络（如 Internet）上通讯。
   
   Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
   
   
   若要使用 UDP 而不是 TCP，需要更改协议类型，如下面的示例所示：
   
   Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
   
   
   一旦创建 Socket，在客户端，你将可以通过Connect方法连接到指定的服务器，并通过Send/SendTo方法向远程服务器发送数据，而后可以通过Receive/ReceiveFrom从服务端接收数据；而在服务器端，你需要使用Bind方法绑定所指定的接口使Socket与一个本地终结点相联，并通过Listen方法侦听该接口上的请求，当侦听到用户端的连接时，调用Accept完成连接的操作，创建新的Socket以处理传入的连接请求。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:建立到远程设备的连接
   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连接的 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:将数据从连接的 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:创建新的 Socket 以处理传入的连接请求。
   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 连接关闭
   public void Close();
   
   
   可以看出，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唯一标识设备。网络地址标识网络上的特定设备；端口号标识要连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 类包含应用程序连接到主机上的服务所需的主机和端口信息，通过组合服务的主机IP地址和端口号，IPEndPoint 类形成到服务的连接点。
   
   用到IPEndPoint类的时候就不可避免地涉及到计算机IP地址，.Net中有两种类可以得到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。下面的语句创建一个 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。大多数情况下，可以使用 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];
   
   
   你也可以使用GetHostName方法得到IPHostEntry实例：
   
   IPHosntEntry hostInfo=Dns.GetHostByName("host.contoso.com")
   
   
   在使用以上方法时，你将可能需要处理以下几种异常：
   
   SocketException异常：访问Socket时操作系统发生错误引发
   
   ArgumentNullException异常：参数为空引用引发
   
   ObjectDisposedException异常：Socket已经关闭引发
   
   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，以便为连接创建远程终结点：
   
   IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ipAddress,11000);
   
   
   确定了远程设备的地址并选择了用于连接的端口后，应用程序可以尝试建立与远程设备的连接。下面的示例使用现有的 IPEndPoint 实例与远程设备连接，并捕获可能引发的异常：
   
   try {
    s.Connect(ipe);//尝试连接
   }
   //处理参数为空引用异常
    catch(ArgumentNullException ae) {
    Console.WriteLine("ArgumentNullException : {0}", ae.ToString());
   }
   //处理操作系统异常
    catch(SocketException se) {
    Console.WriteLine("SocketException : {0}", se.ToString());
   }
    catch(Exception e) {
    Console.WriteLine("Unexpected exception : {0}", e.ToString());
   }
   
   
   需要知道的是：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，对执行网络操作的函数（如 Send 和 Receive）的调用一直等到操作完成后才将控制返回给调用程序。在异步模式中，这些调用立即返回。
   
   另外，很多时候，Socket编程视情况不同需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提及；当然，并非所有的Socket编程都需要你严格编写这两端程序；视应用情况不同，你可以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。以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";