实验五 Socket网络编程
实验五 Socket网络编程
10网络一班 1010322105 刘徐俊
一、实验目的和要求
? 1、理解进程通信的原理及通信过程；
? 2、掌握基本的网络编程方法
二、实验内容
1、学习SOCKET编程的基本方法；
2、学习应用C语言与WinSock2进行简单的无连接的网络程序设计，实现网络数据传输；
3、学习应用C语言与WinSock2进行简单的面向连接的网络程序设计，实现网络数据传输。
三、实验设备
PC机、VC
四、背景知识
1、关于使用套接字编程的一些基本概念
（1）半相关
网络中用一个三元组可以在全局唯一标志一个进程：（协议，本地地址，本地端口号）。这样一个三元组，叫做一个半相关（half-association），它指定连接的每半部分。
（2）全相关
一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成，并且只能使用同一种高层协议。也就是说，不可能通信的一端用TCP协议，而另一端用UDP协议。因此一个完整的网间通信需要一个五元组来标识：（协议，本地地址，本地端口号，远地地址，远地端口号）。这样一个五元组，叫做一个全相关（association），即两个协议相同的半相关才能组合成一个全相关。
（3）TCP/IP协议的地址结构为：
struct sockaddr_in
{
short sin_family; /*AF_INET*/
u_short sin_port; /*16位端口号，网络字节顺序*/
struct in_addr sin_addr; /*32位IP地址，网络字节顺序*/
char sin_zero[8]; /*保留*/
}
（4）套接字类型
TCP/IP的socket提供下列三种类型套接字：
①流式套接字（SOCK_STREAM）
提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复地发送，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。文件传送协议（FTP）即使用流式套接
字。
②数据报式套接字（SOCK_DGRAM ）
提供了一个无连接服务。数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证，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原始式套接字（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。
输入/输出多路复用──select()
select()调用用来检测一个或多个套接字的状态。对每一个套接字来说，这个调用可以请求读、写或错误状态方面的信息。请求给定状态的套接字集合由一个fd_set 结构指示。在返回时，此结构被更新，以反映那些满足特定条件的套接字的子集，同时， select()调用返回满足条件的套接字的数目，其调用格式如下：
int select(int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds, fd_set FAR * exceptfds, const struct timeval FAR * timeout);
参数nfds 指明被检查的套接字描述符的值域，此变量一般被忽略。
参数readfds 指向要做读检测的套接字描述符集合的指针，调用者希望从中读取数据。参数writefds 指向要做写检测的套接字描述符集合的指针。exceptfds 指向要检测是否出错的套接字描述符集合的指针。timeout 指向select()函数等待的最大时间，如果设为NULL 则为阻塞操作。select()返回包含在fd_set 结构中已准备好的套接字描述符的总数目，或者是发生错误则返回SOCKET_ERROR 。
2、用于无连接协议（如UDP ）的SOCKET 系统调用流程框图 Socket()Bind()
recvfrom()
等待来自客户的数据
数据处理
sendto()recvfrom()sendto()
Bind()
Socket()
服务器
客户
3、用于面向连接协议（如TCP ）的SOCKET 系统调用流程框图
Socket()
Bind()
Listen()
等待客户的连接请求数据处理
send()recv()send()Connect()
Socket()服务器
客户Accept()
recv()
连接请求数据请求数据回答
五、实验步骤
服务器端编程的步骤：
1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：绑定套接字到一个IP 地址和一个端口上(bind())；
3：将套接字设置为监听模式等待连接请求(listen())；
4：请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept())；
5：用返回的套接字和客户端进行通信(send()/recv())；
6：返回，等待另一连接请求；
7：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。
服务器端代码如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
listen(sockSrv,5);
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
while(1)
{
SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
char sendBuf[50];
sprintf(sendBuf,"Welcome %s to here!",inet_ntoa(addrClient.sin_addr)); send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
char recvBuf[50];
recv(sockConn,recvBuf,50,0);
printf("%s\n",recvBuf);
closesocket(sockConn);
}
}
客户端编程的步骤：
1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：向服务器发出连接请求(connect())；
3：和服务器端进行通信(send()/recv())；
4：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。客户端的代码如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
send(sockClient,"hello",strlen("hello")+1,0);
char recvBuf[50];
recv(sockClient,recvBuf,50,0);
printf("%s\n",recvBuf);
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}
六、思考题
Q1. 在客户/服务器模型当中，客户进程的端口号和服务器进程的端口号都是由程序给出说明的吗？
为什么？
是的；都是由connect（）绑定的
Q2. 在TCP/IP网络中，当客户与服务员进程建立了一条TCP连接以后，是否属于该连接的所有包都是经过同一路径（即一条虚电路）传递的？为什么？
是的；虚电路建立后，通信双方就沿着已建立的虚电路发送分组。这样首部不需要填写完整的目的主机地址，只需填写这条虚电路的编号。
七心得体会
这次试验是socket编程，在编写网络程序之前对网络通信一无所知，本次实验我了解了UDP的socket编程的工作过程和原理，终于揭开它神秘的面纱，对比TCP，UDP更加简单，快速，因为它本身就是面向无连接的，所以在编程的时候，服务器和客户端其实分得不是很清楚，许多代码都可以共用，通信的双方处于基本对等的地位。在实践中才能有深刻的体会，激发我学习的兴趣，开始研究网络编程过程和需要注意的系列问题。