作者：刘磊 2020.4.26　　　参考书目：《Windows网络编程》刘琰等著

一、流式套接字

流式套接字是基于可靠的数据流传输服务，特点是面向连接（一对一传输），可靠，流式套接字编程与TCP协议原理关系密切。适合大数据量的数据传输应用，可靠性要求高的传输应用。

二、TCP – 传输控制协议

TCP是一个面向连接的传输层协议，提供高可靠性字节流传输服务，主要用于一次传输要交换大量报文的情形。为了保证传输可靠，TCP增加了许多开销：确认，流量控制，计时器以及连接管理等。
建立连接的三次握手：

第一次，客户端发信息给服务器，服务器收到了，确认了客户端发送正常。
第二次，服务器发信息给客户端，客户端收到了，确认了服务器接收和发送都正常。
第三次，客户端发信息给服务器，服务器周到了，确认了客户端接收正常。

关闭连接的四次挥手：

第一次，客户端没有信息要发了，便会告诉服务器我要关闭了。
第二次，服务器发送一个信号给客户端，告诉客户端，我知道你要关闭了。
第三次，服务器自己也没有信息要发送，便会告诉客户端我要关闭了。第四次，客户端发送一个信号给服务器，告诉服务器，我知道你要关闭了。

三、流式套接字通信过程

1、服务器基本通信过程：

1）Windows Sockets DLL初始化，协商版本号。
2）创建套接字，指定使用TCP通信。
3）指定本地地址和通信端口。
4）等待客户端的连接请求。
5）进行数据传输。
6）关闭套接字。
7）结束Windows Sockets DLL的使用，释放资源

2、客户端基本通信过程：

1）Windows Sockets DLL初始化，协商版本号。
2）创建套接字，指定使用TCP通信。
3）指定服务器地址和通信端口。
4）向服务器发起连接请求。
5）进行数据传输。
6）关闭套接字。
7）结束Windows Sockets DLL的使用，释放资源。

四、基于流式套接字的时间同步服务器设计

1、服务器编程步骤

1）引用头文件。

#include <time.h>#include <winsock.h>#include <stdio.h>#pragma comment(lib,\"ws2_32.lib\");#define MAXLINE 4096	//接收缓冲区长度#define LISTENQ 1024	//监听队列长度#define SERVER_PORT 13	//时间同步服务器端口号

2）创建流式套接字。

if ((ListenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){printf(\"socket函数调用失败，错误号：%d\\n\",WSAGetLastError());WSACleanup();return 1;}memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(\"127.0.0.1 \");servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

3）绑定服务器的时间服务端口到已创建的套接字。

iResult = bind(ListenSocket, (struct sockaddr *) & servaddr, sizeof(servaddr));if (iResult == SOCKET_ERROR){printf(\"bind 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}

4）把套接字变换成监听套接字。

iResult = listen(ListenSocket, LISTENQ);if (iResult == SOCKET_ERROR){printf(\"listen 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}

5）接收客户连接，获取本地时间，发送应答。

//接收客户端连接请求，返回连接套接字ClientSocketClientSocket = accept(ListenSocket, NULL, NULL);if (ClientSocket == INVALID_SOCKET){printf(\"accept 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}//获取当前时间ticks = time(NULL);memset(buff, 0, sizeof(buff));sprintf(buff, \"%.24s\\r\\n\", ctime(&ticks));printf(\"获取当前时间：%s\\n\",buff);//发送时间iSendResult = send(ClientSocket, buff, strlen(buff), 0);if (iSendResult == SOCKET_ERROR){printf(\"send 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}printf(\"向客户端发送时间成功\\n\");

6）主动中止连接。

iResult = shutdown(ClientSocket, SD_SEND);if (iResult == SOCKET_ERROR){printf(\"shutdown 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}

7）等待其他客户端的连接请求，回到步骤5。

while(1);

8）关闭套接字，释放资源，程序终止。

closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 0;

2、客户端编程步骤

1）引用头文件。

#include <winsock.h>#include <stdio.h>#pragma comment(lib,\"ws2_32.lib\");#define MAXLINE 4096	//接收缓冲区长度#define SERVER_PORT 13	//时间同步服务器端口号

2）创建流式套接字。

if ((ConnectSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){printf(\"socket函数调用失败，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());WSACleanup();return 1;}

3）绑定服务器IP地址和端口

memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(\"127.0.0.1\");servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

4）与服务器建立连接。

iResult = connect(ConnectSocket, (sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));if (iResult == SOCKET_ERROR){printf(\"connect 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ConnectSocket);WSACleanup();return 1;}

5）循环接收服务器返回的应答，并显示获得时间。

memset(&recvline, 0, sizeof(recvline));printf(\"当前时间是：\");do {iResult = recv(ConnectSocket, recvline, MAXLINE, 0);if (iResult > 0)printf(\"%s\",recvline);else{if (iResult == 0)printf(\"对方连接关闭，退出\\n\");elseprintf(\"recv 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());}} while (iResult > 0);

6）如果接收到服务器关闭或者网络出错的信号，则关闭套接字，释放资源，终止程序。

closesocket(ConnectSocket);WSACleanup();return 0;

3、server.c

#include <time.h>#include <winsock.h>#include <stdio.h>#pragma comment(lib,\"ws2_32.lib\");#define MAXLINE 4096	//接收缓冲区长度#define LISTENQ 1024	//监听队列长度#define SERVER_PORT 13	//时间同步服务器端口号int main(int argc, char *argv[]){SOCKET ListenSocket = INVALID_SOCKET, ClientSocket = INVALID_SOCKET;int iResult;struct sockaddr_in servaddr;char buff[MAXLINE];	time_t ticks;int iSendResult; 	//初始化Windows Sockets DLL；协商版本号WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData; 	//使用MAKEWORD(lowbyte, highbyte) 宏，在windef.h中声明wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);iResult = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);if (iResult != 0){printf(\"WSAStartup函数调用错误，错误号：%d\\n\",WSAGetLastError());return 1;}else{printf(\"初始化成功！\\n\");}//创建流式套接字if ((ListenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){printf(\"socket函数调用失败，错误号：%d\\n\",WSAGetLastError());WSACleanup();return 1;}memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(\"127.0.0.1 \");servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);//绑定服务器地址iResult = bind(ListenSocket, (struct sockaddr *) & servaddr, sizeof(servaddr));if (iResult == SOCKET_ERROR){printf(\"bind 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}//设置服务器位监听状态，监听队列长度为LISTENQiResult = listen(ListenSocket, LISTENQ);if (iResult == SOCKET_ERROR){printf(\"listen 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}while (1){//接收客户端连接请求，返回连接套接字ClientSocketClientSocket = accept(ListenSocket, NULL, NULL);if (ClientSocket == INVALID_SOCKET){printf(\"accept 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}//获取当前时间ticks = time(NULL);memset(buff, 0, sizeof(buff));sprintf(buff, \"%.24s\\r\\n\", ctime(&ticks));printf(\"获取当前时间：%s\\n\",buff);//发送时间iSendResult = send(ClientSocket, buff, strlen(buff), 0);if (iSendResult == SOCKET_ERROR){printf(\"send 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}printf(\"向客户端发送时间成功\\n\");//停止连接，不再发送数据iResult = shutdown(ClientSocket, SD_SEND);if (iResult == SOCKET_ERROR){printf(\"shutdown 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;}//关闭套接字closesocket(ClientSocket);printf(\"主动关闭连接\\n\");}closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 0;}

4、client.c

#include <winsock.h>#include <stdio.h>#pragma comment(lib,\"ws2_32.lib\");#define MAXLINE 4096	//接收缓冲区长度#define SERVER_PORT 13	//时间同步服务器端口号int main(int argc, char *argv[]){SOCKET ConnectSocket = INVALID_SOCKET;int iResult;struct sockaddr_in servaddr;char recvline[MAXLINE + 1]; 	//初始化Windows Sockets DLL；协商版本号WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData; 	//使用MAKEWORD(lowbyte, highbyte) 宏，在windef.h中声明wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);iResult = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);if (iResult != 0){printf(\"WSAStartup函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());return 1;}else{printf(\"初始化成功！\\n\");}//创建流式套接字if ((ConnectSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){printf(\"socket函数调用失败，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());WSACleanup();return 1;}//服务器地址赋值memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(\"127.0.0.1\");;servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);//向服务器请求连接iResult = connect(ConnectSocket, (sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));if (iResult == SOCKET_ERROR){printf(\"connect 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());closesocket(ConnectSocket);WSACleanup();return 1;}//持续接收数据，直到服务器关闭连接memset(&recvline, 0, sizeof(recvline));printf(\"当前时间是：\");do {iResult = recv(ConnectSocket, recvline, MAXLINE, 0);if (iResult > 0)printf(\"%s\",recvline);else{if (iResult == 0)printf(\"对方连接关闭，退出\\n\");elseprintf(\"recv 函数调用错误，错误号：%d\\n\", WSAGetLastError());}} while (iResult > 0);closesocket(ConnectSocket);WSACleanup();return 0;}

Socket基础二：基于流式套接字的网络程序（时间同步服务器设计）