基于C#的Socket开发入门教程

本文介绍了C#Socket编程的基本原理和实现方法。

1、编程原理

首先从原理上解释一下采用Socket接口的网络通讯，这里以最常用的C/S模式作为范例，首先，服务端有一个进程（或多个进程）在指定的端口等待客户来连接，服务程序等待客户的连接信息，一旦连接上之后，就可以按设计的数据交换方法和格式进行数据传输。客户端在需要的时刻发出向服务端的连接请求。这里为了便于理解，提到了一些调用及其大致的功能。使用socket调用后，仅产生了一个可以使用的socket描述符，这时还不能进行通信，还要使用其他的调用，以使得socket所指的结构中使用的信息被填写完。

在使用TCP协议时，一般服务端进程先使用socket调用得到一个描述符，然后使用bind调用将一个名字与socket描述符连接起来，对于Internet域就是将Internet地址联编到socket。之后，服务端使用listen调用指出等待服务请求队列的长度。然后就可以使用accept调用等待客户端发起连接，一般是阻塞等待连接，一旦有客户端发出连接，accept返回客户的地址信息，并返回一个新的socket描述符，该描述符与原先的socket有相同的特性，这时服务端就可以使用这个新的socket进行读写操作了。一般服务端可能在accept返回后创建一个新的进程进行与客户的通信，父进程则再到accept调用处等待另一个连接。客户端进程一般先使用socket调用得到一个socket描述符，然后使用connect向指定的服务器上的指定端口发起连接，一旦连接成功返回，就说明已经建立了与服务器的连接，这时就可以通过socket描述符进行读写操作了。

2、涉及到的命名空间与类

.NetFrameWork为Socket通讯提供了System.Net.Socket命名空间，在这个命名空间里面有以下几个常用的重要类分别是:

·Socket类这个低层的类用于管理连接，WebRequest，TcpClient和UdpClient在内部使用这个类。

·NetworkStream类这个类是从Stream派生出来的，它表示来自网络的数据流

·TcpClient类允许创建和使用TCP连接

·TcpListener类允许监听传入的TCP连接请求

·UdpClient类用于UDP客户创建连接(UDP是另外一种TCP协议，但没有得到广泛的使用，主要用于本地网络)

3、实现过程

下面我们来看一个基于Socket的双机通信代码的C#版本

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：

publicSocket(AddressFamilyaddressFamily,SocketTypesocketType,ProtocolTypeprotocolType);

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。

Sockettemp=newSocket(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：

Sockettemp=newSocket(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（你可以在Connect方法前Bind端口，就是以指定的端口发起连接，如果不事先Bind端口号的话，系统会默认在1024到5000随机绑定一个端口号），并通过Send方法向远程服务器发送数据，而后可以通过Receive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，使用Close方法关闭Socket。

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，System.Net命名空间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：

IPAddressmyIP=IPAddress.Parse("192.168.0.1");

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，按块传输，对执行网络操作的函数（如Send和　Receive）的调用一直等到所有内容传送操作完成后才将控制返回给调用程序。在异步模式中，是按位传输，需要指定发送的开始和结束。同步模式是最常用的模式，我们这里的例子也是使用同步模式。