winsock实现简单握手
这两天在纷繁之中静下心来研究了一下winsock。用winsock实现了一个简单的三次握手。
第一次涉及网络编程,一开始茫然不知所措,而后多亏了大哥的耐心教导和细心指点才找到方向,在学习的过程中遇到了许多细节方面的问题,磕磕碰碰的最后终于把一个简单的三次握手server端和client端搞定,然后由内而外绽放出一个大大的smile。
网络中通过ip标识一台主机地址,两台主机的通讯其实是两台主机中的两个应用程序的通讯,而应用程序则是通过某个端口传输数据,数据在网络中的传输又要遵循网路上的各种协议,于是可以很自然的理解唯一标识网络中两个通讯的进程是(网络层)ip+(传输层)端口+协议。而这些跟socket有何关系呢?且看看socket官方定义:
“SOCKET实际在计算机中提供了一个通信端口,可以通过这个端口与任何一个具有SOCKET接口的计算机通信。应用程序在网络上传输,接收的信息都通过这个SOCKET接口来实现。在应用开发中就像使用文件句柄一样,可以对SOCKET句柄进行读,写操作。”
Windows下的socket三次握手整体流程:
在Windows下,建立工程,第一件事情初始化winsock,接着声明一个socket对象,然后通过bind方法给这个对象绑定一个端口,(当然在这里要区分是客户端还是服务器端,如果是客户端则不需要bind方法)接着listen方法侦听等待客户端的连接,若客户端connet后,服务器端就会接着accept方法来回应客户端的连接,如果在这个过程中每个函数都成功执行,则三次握手成功,否则可以通过WSAGetLastError()获取失败信息。 建立成功之后则是通过send和recv函数进行信息的传递。
每个方法细节上的要点概括如下:
第一步,初始化winsock,这部略过,代码处有注释;
第二步,创建socket对象,关键处是三个参数的理解和选择:socket(int domain, int type, int protocol);
- domain:即协议域,又称为协议族(family)。常用的协议族有,AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL(或称AF_UNIX,Unix域socket)、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型,在通信中必须采用对应的地址,如AF_INET决定了要用ipv4地址(32位的)与端口号(16位的)的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
- type:指定socket类型。常用的socket类型有,SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等(socket的类型有哪些?)。
- protocol:故名思意,就是指定协议。常用的协议有,IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等,它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。
(注意:并不是上面的type和protocol可以随意组合的,如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时,会自动选择type类型对应的默认协议。当我们调用socket创建一个socket时,返回的socket描述字它存在于协议族(address family,AF_XXX)空间中,但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址,就必须调用bind()函数,否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。)
第三步,bind方法:int bind(socket s, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
-
struct sockaddr_in { sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */ in_port_t sin_port; /* port in network byte order */ struct in_addr sin_addr; /* internet address */ }; /* Internet address. */ struct in_addr { uint32_t s_addr; /* address in network byte order */ };
struct sockaddr_in6 { sa_family_t sin6_family; /* AF_INET6 */ in_port_t sin6_port; /* port number */ uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */ struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */ uint32_t sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */ }; struct in6_addr { unsigned char s6_addr[16]; /* IPv6 address */ };
#define UNIX_PATH_MAX 108 struct sockaddr_un { sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */ char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* pathname */ };
- addrlen:对应的是地址的长度。
(通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址(如ip地址+端口号),用于提供服务,客户就可以通过它来接连服务器;而客户端就不用指定,有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind(),而客户端就不会调用,而是在connect()时由系统随机生成一个)
第四步,listen()和connect()函数
int listen(int sockfd, int backlog); int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字,第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的,listen函数将socket变为被动类型的,等待客户的连接请求。
connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字,第二参数为服务器的socket地址,第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。
第五步,accept()函数
TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后,就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后,就会调用accept()函数取接收请求,这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了,即类同于普通文件的读写I/O操作。
int accept(socket s, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字,第二个参数为指向struct sockaddr *的指针,用于返回客户端的协议地址,第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功,那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字,代表与返回客户的TCP连接。(注意:accept的第一个参数为服务器的socket描述字,是服务器开始调用socket()函数生成的,称为监听socket描述字;而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字,它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字,当服务器完成了对某个客户的服务,相应的已连接socket描述字就被关闭。)
第六步,read(),write()函数
万事具备只欠东风,至此服务器与客户已经建立好连接了。可以调用网络I/O进行读写操作了,即实现了网咯中不同进程之间的通信!网络I/O操作有下面几组:
- read()/write()
- recv()/send()
- readv()/writev()
- recvmsg()/sendmsg()
- recvfrom()/sendto()
在此建议使用recvmsg()/sendmsg()
ssize_t sendmsg(socket s, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(socket s, struct msghdr *msg, int flags);
最后的close函数,close(socket s);就略了。
代码ps如下:
#include "stdafx.h" #include<iostream> #include<cstring > #include<WinSock2.h> #pragma comment(lib,"WS2_32") using namespace std; int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { WSADATA wsaData; int Ret; // Initialize Winsock version 2.2 if ((Ret = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData)) != 0) { // NOTE: Since Winsock failed to load we cannot use // WSAGetLastError to determine the specific error for // why it failed. Instead we can rely on the return // status of WSAStartup. cout<<"WSAStartup failed with error %d"<<Ret; exit(0); } char FAR *buf=new char[30]; memset(buf,30,NULL); SOCKET socket1; socket1=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); sockaddr_in addr; memset(&addr, 0, sizeof(addr)); char buf1[20]; memset(buf1,0,sizeof(buf1)); gethostname(buf1,sizeof(buf1)); hostent *hostaddr; hostaddr=gethostbyname(buf1);//通过一组函数gethostname 和gethostbyname获得本地ip地址 addr.sin_addr=*((LPIN_ADDR)*hostaddr->h_addr_list);//涉及一个类型转换 建议Google LPIN_ADDR类型 cout<<&addr.sin_addr.S_un.S_addr<<endl; addr.sin_family=AF_INET; //addr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1"); addr.sin_port=htons(2013); bind(socket1,(sockaddr *)&addr,sizeof(addr)); cout<<WSAGetLastError()<<endl; listen(socket1,10); cout<<"等待客户端连接"<<endl; while(1) { char *buf="connectted"; SOCKET SOC1=accept(socket1,NULL,NULL);//握手成功 send(SOC1,buf,strlen(buf),0); cout<<WSAGetLastError; } return 0; }