WinSock學(xué)習(xí)筆記（一）


作者：肖進

Socket（套接字）

◆先看定義：

typedef unsigned int u_int;
typedef u_int SOCKET;

◆Socket相當(dāng)于進行網(wǎng)絡(luò)通信兩端的插座，只要對方的Socket和自己的Socket有通信聯(lián)接，雙方就可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)了。其定義類似于文件句柄的定義。

◆Socket有五種不同的類型：

1、流式套接字(stream socket)
定義：

#define SOCK_STREAM 1 

流式套接字提供了雙向、有序的、無重復(fù)的以及無記錄邊界的數(shù)據(jù)流服務(wù)，適合處理大量數(shù)據(jù)。它是面向聯(lián)結(jié)的，必須建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，同時還必須對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行驗證，確保數(shù)據(jù)的準確性。因此，系統(tǒng)開銷較大。

2、 數(shù)據(jù)報套接字(datagram socket)

定義：

#define SOCK_DGRAM 2 

數(shù)據(jù)報套接字也支持雙向的數(shù)據(jù)流，但不保證傳輸數(shù)據(jù)的準確性，但保留了記錄邊界。由于數(shù)據(jù)報套接字是無聯(lián)接的，例如廣播時的聯(lián)接，所以并不保證接收端是否正在偵聽。數(shù)據(jù)報套接字傳輸效率比較高。

3、原始套接字(raw-protocol interface)

定義：

#define SOCK_RAW 3 

原始套接字保存了數(shù)據(jù)包中的完整IP頭，前面兩種套接字只能收到用戶數(shù)據(jù)。因此可以通過原始套接字對數(shù)據(jù)進行分析。
其它兩種套接字不常用，這里就不介紹了。

◆Socket開發(fā)所必須需要的文件(以WinSock V2.0為例)：

頭文件：Winsock2.h

庫文件：WS2_32.LIB

動態(tài)庫：W32_32.DLL

一些重要的定義

1、數(shù)據(jù)類型的基本定義：這個大家一看就懂。

typedef unsigned char u_char;
typedef unsigned short u_short;
typedef unsigned int u_int;
typedef unsigned long u_long;

2、 網(wǎng)絡(luò)地址的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有一個老的和一個新的的，請大家留意，如果想知道為什么，
請發(fā)郵件給Bill Gate。其實就是計算機的IP地址，不過一般不用用點分開的IP地
址，當(dāng)然也提供一些轉(zhuǎn)換函數(shù)。

◆ 舊的網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)構(gòu)的定義，為一個4字節(jié)的聯(lián)合：

struct in_addr {
union {
struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;
u_long S_addr;
} S_un;
#define s_addr S_un.S_addr /* can be used for most tcp & ip code */
//下面幾行省略,反正沒什么用處。
};

其實完全不用這么麻煩，請看下面:

◆ 新的網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)構(gòu)的定義：
非常簡單，就是一個無符號長整數(shù) unsigned long。舉個例子：IP地址為127.0.0.1的網(wǎng)絡(luò)地址是什么呢？請看定義：

#define INADDR_LOOPBACK 0x7f000001

3、 套接字地址結(jié)構(gòu)

(1)、sockaddr結(jié)構(gòu)：

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

sa_family為網(wǎng)絡(luò)地址類型，一般為AF_INET，表示該socket在Internet域中進行通信，該地址結(jié)構(gòu)隨選擇的協(xié)議的不同而變化，因此一般情況下另一個與該地址結(jié)構(gòu)大小相同的sockaddr_in結(jié)構(gòu)更為常用，sockaddr_in結(jié)構(gòu)用來標識TCP/IP協(xié)議下的地址。換句話說，這個結(jié)構(gòu)是通用socket地址結(jié)構(gòu)，而下面的sockaddr_in是專門針對Internet域的socket地址結(jié)構(gòu)。

(2)、sockaddr_in結(jié)構(gòu)

struct sockaddr_in {
short sin_family;
u_short sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero[8];
};

sin _family為網(wǎng)絡(luò)地址類型，必須設(shè)定為AF_INET。sin_port為服務(wù)端口，注意不要使用已固定的服務(wù)端口，如HTTP的端口80等。如果端口設(shè)置為0，則系統(tǒng)會自動分配一個唯一端口。sin_addr為一個unsigned long的IP地址。sin_zero為填充字段，純粹用來保證結(jié)構(gòu)的大小。

◆ 將常用的用點分開的IP地址轉(zhuǎn)換為unsigned long類型的IP地址的函數(shù)：

unsigned long inet_addr(const char FAR * cp )

用法：

unsigned long addr=inet_addr("192.1.8.84")

◆ 如果將sin_addr設(shè)置為INADDR_ANY，則表示所有的IP地址，也即所有的計算機。

#define INADDR_ANY (u_long)0x00000000

4、 主機地址：

先看定義：

struct hostent {
char FAR * h_name; /* official name of host */
char FAR * FAR * h_aliases; /* alias list */
short h_addrtype; /* host address type */
short h_length; /* length of address */
char FAR * FAR * h_addr_list; /* list of addresses */
#define h_addr h_addr_list[0] /* address, for backward compat */
};
h_name為主機名字。
h_aliases為主機別名列表。
h_addrtype為地址類型。
h_length為地址類型。
h_addr_list為IP地址，如果該主機有多個網(wǎng)卡，就包括地址的列表。

另外還有幾個類似的結(jié)構(gòu)，這里就不一一介紹了。

5、 常見TCP/IP協(xié)議的定義：

#define IPPROTO_IP 0 
#define IPPROTO_ICMP 1 
#define IPPROTO_IGMP 2 
#define IPPROTO_TCP 6 
#define IPPROTO_UDP 17 
#define IPPROTO_RAW 255 

具體是什么協(xié)議，大家一看就知道了。

套接字的屬性

為了靈活使用套接字，我們可以對它的屬性進行設(shè)定。

1、 屬性內(nèi)容：

//允許調(diào)試輸出
#define SO_DEBUG 0x0001 /* turn on debugging info recording */
//是否監(jiān)聽模式
#define SO_ACCEPTCONN 0x0002 /* socket has had listen() */
//套接字與其他套接字的地址綁定
#define SO_REUSEADDR 0x0004 /* allow local address reuse */
//保持連接
#define SO_KEEPALIVE 0x0008 /* keep connections alive */
//不要路由出去
#define SO_DONTROUTE 0x0010 /* just use interface addresses */
//設(shè)置為廣播
#define SO_BROADCAST 0x0020 /* permit sending of broadcast msgs */
//使用環(huán)回不通過硬件
#define SO_USELOOPBACK 0x0040 /* bypass hardware when possible */
//當(dāng)前拖延值
#define SO_LINGER 0x0080 /* linger on close if data present */
//是否加入帶外數(shù)據(jù)
#define SO_OOBINLINE 0x0100 /* leave received OOB data in line */
//禁用LINGER選項
#define SO_DONTLINGER (int)(~SO_LINGER)
//發(fā)送緩沖區(qū)長度
#define SO_SNDBUF 0x1001 /* send buffer size */
//接收緩沖區(qū)長度
#define SO_RCVBUF 0x1002 /* receive buffer size */
//發(fā)送超時時間
#define SO_SNDTIMEO 0x1005 /* send timeout */
//接收超時時間
#define SO_RCVTIMEO 0x1006 /* receive timeout */
//錯誤狀態(tài)
#define SO_ERROR 0x1007 /* get error status and clear */
//套接字類型
#define SO_TYPE 0x1008 /* get socket type */

2、 讀取socket屬性：

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

s為欲讀取屬性的套接字。level為套接字選項的級別，大多數(shù)是特定協(xié)議和套接字專有的。如IP協(xié)議應(yīng)為 IPPROTO_IP。

optname為讀取選項的名稱
optval為存放選項值的緩沖區(qū)指針。
optlen為緩沖區(qū)的長度

用法：

int ttl=0; //讀取TTL值
int rc = getsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl));
//來自MS platform SDK 2003

3、 設(shè)置socket屬性：

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

s為欲設(shè)置屬性的套接字。
level為套接字選項的級別，用法同上。
optname為設(shè)置選項的名稱
optval為存放選項值的緩沖區(qū)指針。
optlen為緩沖區(qū)的長度

用法：

int ttl=32; //設(shè)置TTL值
int rc = setsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl));

套接字的使用步驟

1、啟動Winsock：對Winsock DLL進行初始化，協(xié)商Winsock的版本支持并分配必要的
資源。（服務(wù)器端和客戶端）

int WSAStartup( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData )
wVersionRequested為打算加載Winsock的版本，一般如下設(shè)置：
wVersionRequested=MAKEWORD(2,0)
或者直接賦值：wVersionRequested=2
LPWSADATA為初始化Socket后加載的版本的信息,定義如下：
typedef struct WSAData {
WORD wVersion;
WORD wHighVersion;
char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];
char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];
unsigned short iMaxSockets;
unsigned short iMaxUdpDg;
char FAR * lpVendorInfo;
} WSADATA, FAR * LPWSADATA;

如果加載成功后數(shù)據(jù)為：

wVersion＝2表示加載版本為2.0。
wHighVersion＝514表示當(dāng)前系統(tǒng)支持socket最高版本為2.2。
szDescription="WinSock 2.0"
szSystemStatus="Running"表示正在運行。
iMaxSockets＝0表示同時打開的socket最大數(shù)，為0表示沒有限制。
iMaxUdpDg＝0表示同時打開的數(shù)據(jù)報最大數(shù)，為0表示沒有限制。
lpVendorInfo沒有使用，為廠商指定信息預(yù)留。

該函數(shù)使用方法：

WORD wVersion=MAKEWORD(2,0);
WSADATA wsData;
int nResult= WSAStartup(wVersion,&wsData);
if(nResult !=0)
{
//錯誤處理
}

2、創(chuàng)建套接字：（服務(wù)器端和客戶端）

SOCKET socket( int af, int type, int protocol );
af為網(wǎng)絡(luò)地址類型，一般為AF_INET，表示在Internet域中使用。
type為套接字類型，前面已經(jīng)介紹了。
protocol為指定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一般為IPPROTO_IP。

用法：

SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);
if(sock==INVALID_SOCKET)
{
//錯誤處理
}

3、套接字的綁定：將本地地址綁定到所創(chuàng)建的套接字上。（服務(wù)器端和客戶端）

int bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )
s為已經(jīng)創(chuàng)建的套接字。
name為socket地址結(jié)構(gòu)，為sockaddr結(jié)構(gòu)，如前面討論的，我們一般使用sockaddr_in
結(jié)構(gòu)，在使用再強制轉(zhuǎn)換為sockaddr結(jié)構(gòu)。
namelen為地址結(jié)構(gòu)的長度。

用法：

sockaddr_in addr;
addr. sin_family=AF_INET;
addr. sin_port= htons(0); //保證字節(jié)順序
addr. sin_addr.s_addr= inet_addr("192.1.8.84")
int nResult=bind(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//錯誤處理
}

4、 套接字的監(jiān)聽：（服務(wù)器端）

int listen(SOCKET s, int backlog )

s為一個已綁定但未聯(lián)接的套接字。
backlog為指定正在等待聯(lián)接的最大隊列長度，這個參數(shù)非常重要，因為服務(wù)器一般可
以提供多個連接。
用法：

int nResult=listen(s,5) //最多5個連接
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//錯誤處理
}

5、套接字等待連接:：（服務(wù)器端）

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

s為處于監(jiān)聽模式的套接字。
sockaddr為接收成功后返回客戶端的網(wǎng)絡(luò)地址。
addrlen為網(wǎng)絡(luò)地址的長度。

用法：

sockaddr_in addr;
SOCKET s_d=accept(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
if(s==INVALID_SOCKET)
{
//錯誤處理
}

6、套接字的連結(jié)：將兩個套接字連結(jié)起來準備通信。（客戶端）

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

s為欲連結(jié)的已創(chuàng)建的套接字。
name為欲連結(jié)的socket地址。
namelen為socket地址的結(jié)構(gòu)的長度。

用法：

sockaddr_in addr;
addr. sin_family=AF_INET;
addr. sin_port=htons(0); //保證字節(jié)順序
addr. sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY) //保證字節(jié)順序
int nResult=connect(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//錯誤處理
}

7、套接字發(fā)送數(shù)據(jù)：（服務(wù)器端和客戶端）

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

s為服務(wù)器端監(jiān)聽的套接字。
buf為欲發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針。
len為發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的長度。
flags為數(shù)據(jù)發(fā)送標記。
返回值為發(fā)送數(shù)據(jù)的字符數(shù)。

◆這里講一下這個發(fā)送標記，下面8中討論的接收標記也一樣：

flag取值必須為0或者如下定義的組合：0表示沒有特殊行為。

#define MSG_OOB 0x1 /* process out-of-band data */
#define MSG_PEEK 0x2 /* peek at incoming message */
#define MSG_DONTROUTE 0x4 /* send without using routing tables */
MSG_OOB表示數(shù)據(jù)應(yīng)該帶外發(fā)送，所謂帶外數(shù)據(jù)就是TCP緊急數(shù)據(jù)。
MSG_PEEK表示使有用的數(shù)據(jù)復(fù)制到緩沖區(qū)內(nèi)，但并不從系統(tǒng)緩沖區(qū)內(nèi)刪除。
MSG_DONTROUTE表示不要將包路由出去。

用法：

char buf[]="xiaojin";
int nResult=send(s,buf,strlen(buf));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//錯誤處理
}

8、 套接字的數(shù)據(jù)接收：（客戶端）

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

s為準備接收數(shù)據(jù)的套接字。
buf為準備接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。
len為準備接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小。
flags為數(shù)據(jù)接收標記。
返回值為接收的數(shù)據(jù)的字符數(shù)。

用法：

char mess[1000];
int nResult =recv(s,mess,1000,0);
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//錯誤處理
}

9、中斷套接字連接：通知服務(wù)器端或客戶端停止接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。（服務(wù)器端和客戶端）

int shutdown(SOCKET s, int how)

s為欲中斷連接的套接字。
How為描述禁止哪些操作，取值為：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH。

#define SD_RECEIVE 0x00
#define SD_SEND 0x01
#define SD_BOTH 0x02

用法：

int nResult= shutdown(s,SD_BOTH);
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//錯誤處理
}

10、 關(guān)閉套接字：釋放所占有的資源。（服務(wù)器端和客戶端）

int closesocket( SOCKET s )

s為欲關(guān)閉的套接字。

用法：

int nResult=closesocket(s);
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//錯誤處理
}