C#网络编程(1)

1、Purpose                                                                                                          

1、什么是网络编程

2、TCP/IP协议

3、什么是套接字

4、多线程深入理解

二、Basic Concept                                                                                                     

1、网络编程：主要实现进程（线程）相互之间的通信和基本的网络应用原理性（协议）功能的程序。

2、TCP/IP是一个协议族，其中包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议.

TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议
IP(Internet Protocol)网际协议
UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议
ICMP(Internet Control Message Protocol)互联网控制信息协议
SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)简单邮件传输协议
SNMP(Simple Network manage Protocol)简单网络管理协议
FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议
ARP(Address Resolation Protocol)地址解析协议

  TCP/IP从某种角度上来说由四个层次构成：网络接口层、网络层、传输层、应用层.

 

各层所遵守的协议

 具体看看TCP协议

TCP是Transmission Control Protocol（传输控制协议）的简称，是TCP/IP体系中面向连接的运输层协议，在网络中提供全双工的和可靠的服务。
TCP协议最主要的特点是：
   1) 是一种基于连接的协议。
   2) 全双工、点对点。
   3) 保证各数据到达的顺序与数据发出的顺序相同。
   4) 传输的数据无消息边界。

解释：（1）是一种基于连接的协议：意思是说连个远程主机（或曰进程）必须进行一次握手过程，确认连接成功之后才能传输实际数据。举个例子A向B发送数据，首先要建立连接，如何建立连接呢，它首先得知道B的位置吧，也就是主机地址，然后要知道从哪个门进去吧，也就是端口号，当知道这些之后它还需要知道B要不要接收它发过来的数据吧，也就是是否满足某种协议，于是A发送一个不含任何数据的请求报文给B来试探B 让不让发送数据，如果B在接收到这个请求之后做出了回应，那么A随后才发送实际数据。

（2）全双工、点对点：如果两个主机上的进程建立好连接，那么数据就可以从A发送到B，也可以从B发送到A，点对点指的是一个TCP连接是两者之间的，不允许第三者插足，通过一个连接将数据发给多个接收方是不可能的。

（3）保证各数据到达的顺序：建立连接后，数据的发送一定能够到达，并且是有序的，发送的时候是ABC，接收的时候一定是ABC

（4）传输的数据无消息边界：说的是不能保证来自单个Send方法的数据能被单个Receive方法读取。举个例子：

　　  第一次发送：abcdefg   第二次发送：123456         接收方接收数据时,可能会出现以下情况：

　　  第一次接收：abcdefg123456   也可能出现：第一次接收：abc 第二次接收：efg12 第三次接收：3456

　　  因此要解决TCP发送消息与接收消息一致性，编程时必须要解决消息边界问题。

       三种方式解决传输无消息边界问题：

       第一种方法是发送固定长度的消息。该方法适用于消息长度固定的场合。

       第二种方法是将消息长度与消息一起发送。

　　 第三种方法是使用特殊标记分隔消息。

3、套接字SOCKET                                                     

     Windows Sockets以UNIX中流行的Socket接口为范例定义了一套Microsoft Windows网络编程接口。Windows Sockets规范旨在提供给应用程序开发人员一套简单的API，并让各家网络软件供应商共同遵守。Windows Sockets 1.1和Berkeley Sockets都是基于TCP/IP协议的；Windows Sockets 2从Windows Sockets 1.1发展而来，与协议无关并向下兼容，可以使用任何底层传输协议提供的通信能力，来为上层应用程序完成网络数据通信，而不用关心底层网络链路通信的情况，真正实现了底层网络通信对应用程序的透明。

     套接字有两种不同的类型：流套接字和数据报套接字。

　　TCP/IP的Socket则提供3种类型的套接字
      （1）流式套接字（SOCK_STREAM）
       提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送，且按发送顺序接收。内设流量控制，避免数据流超限；数据被看作是字节流，无长度限制。文件传输　　　　       协议（FTP）即使用流式套接字。
　　（2）数据报式套接字（SOCK_DGRAM）
       提供无连接服务。数据包以独立包形式发送，不提供无差错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。网络文件系统（NFS）使用数据报式套接字。
　　（3）原始套接字（SOCK_RAW）
       该接口允许对较低层协议，如IP、ICMP直接访问。常用于检验新的协议实现或访问现有服务中配置的新设备。

　　 套接字编程原理
       服务器端程序执行步骤如下。
　　（1）打开一个通信通道并告知本地主机，它愿意在某一地址和端口上接收客户请求。
　　（2）等待客户请求到达该端口。
　　（3）接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。接收到并发服务请求，激活一个新的进程（或线程）来处理这个客户请求。新进程（或线程）处理此客

       户请求， 并不需要对其他请求作出应答。服务完成后，关闭此新进程与客户的通信链路，并终止。
　　（4）返回第二步，等待另一客户请求。
　　（5）关闭服务器。

      根据连接启动的方式以及本地套接字要连接的目标，套接字之间的连接过程可以分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认
　　（1）服务器监听
       服务器监听时服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态。
　　（2）客户端请求
      客户端请求是指由客户端的套接字发出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端

　　套 接字的地址和端口号，然后再向服务器端套接字提出连接请求。
　　（3）连接确认
       连接确认是指当服务器端套接字监听到（或接收到）客户端套接字的连接请求时，它就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客

　　户端，一旦客户端确认了此描述，连接就建立好了。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

　　以上复制了一大堆，说白了套接字Socket提供的是应用程序和传输层的接口，在这个口外口内我们不需要知道它们干了什么，那是其他层的工作。

.NET程序集提供了两个类对套接字进行了封装：TcpClient  和  TcpListener

从上面图中可以看出TcpClient和TcpListener对套接字进行了封装。从中也可以看出，TcpListener用于接受连接请求，而TcpClient则用于接收和发送流数据。这幅图的意思是TcpListener持续地保持对端口的侦听，一旦收到一个连接请求后，就可以获得一个TcpClient对象，而对于数据的发送和接收都有TcpClient去完成。此时，TcpListener并没有停止工作，它始终持续地保持对端口的侦听状态。

我们考虑这样一种情况：两台主机，主机A和主机B，起初它们谁也不知道谁在哪儿，当它们想要进行对话时，总是需要有一方发起连接，而另一方则需要对本机的某一端口进行侦听。而在侦听方收到连接请求、并建立起连接以后，它们之间进行收发数据时，发起连接的一方并不需要再进行侦听。因为连接是全双工的，它可以使用现有的连接进行收发数据。而我们前面已经做了定义：将发起连接的一方称为客户端，另一段称为服务端，则现在可以得出：总是服务端在使用TcpListener类，因为它需要建立起一个初始的连接。

在上面的链接中有对聊天的三种模式详细介绍