1、计算机网络实验,实验一 Windows Socket 编程,华中科技大学电信学院2015,Windows Socket 编程,实验目的Socket编程常用API实验软件实验内容,2,实验目的,通过编程了解 Client/Server 结构的网络通信模型掌握Socket机制的工作原理掌握基于Client/Server结构的Windows Socket TCP/UDP程序设计方法,3,Client-Server 结构,在TCP/IP网络环境下，不同主机上的两个应用程序通信普遍采用客户端-服务器模型 （client-server architecture, C/S） Client在需要服务时向ser
2、ver提出申请 Server等待client提出请求并予以相应 Server始终运行，监听网络接口 收到client请求启动服务进程响应客户，同时继续监听服务窗口，保证后续的client也能及时得到服务,4,背景知识Windows Socket是什么？,Windows Sockets是Microsoft Windows的网络程序设计接口 Socket于1981年在BSD4.1 UNIX中提出 客户端/服务器模型,5,80年代初，美国国防部高级研究计划局(ARPA)给UC Berkeley提供了资金，让他们在UNIX操作系统下实现TCP/IP协议。在这个项目中，研究人员为TCP/IP网络通信开发
3、了一个API(应用程序接口)，这个API称为Socket接口(套接字)。今天Socket接口是TCP/IP网络最为通用的API，也是在Internet上进行应用开发最为通用的API。90年代初，由Microsoft联合其他几家公司共同制定了一套Windows下的网络编程接口，即Windows Socket规范。它是Berkeley Socket的重要扩充，主要是增加了一些异步函数，并增加了符合Windows消息驱动特性的网络事件异步选择机制。WinSock规范是一套开放的、支持多种协议的Windows下的网络编程接口。从1991年的1.0版到1995年的2.0.8版，经过不断完善，已成为Win
4、dows网络编程的事实上的标准。,Socket套接字,目标：学习如何建立客户端/服务器应用程序，使用套接字进行通信 套接字(socket): 应用进程之间的接口，实现端到端的传输协议,6,Socket是应用层与TCP/IP协议栈通信的中间软件抽象层,WinSock DLL,WinSock与操作系统的关系,7,应用程序 1,应用程序 2,网络编程接口 如 WinSock API,网络通信协议 如 TCP/IP协议,操作系统 如 Windows,物理通信介质,动态链接库,16位版：WINSOCK.DLL 32位版：WSOCK32.DLL,TCP套接字编程,服务器做好准备 服务器进程必须首先运行 服
5、务器必须先创建socket等待处理客户端的连接请求客户端与服务器的联系 创建客户端本地的TCP socket 指明服务器进程的IP地址和端口号 当客户端创建socket后，客户端的TCP socket与服务器TCP socket建立连接,8,服务器收到客户端连接请求后，创建新的socket用来与客户端通信 允许服务器与多个客户端通信 源端口号用来识别客户端,TCP协议提供了客户端和服务器之间可靠的，按次序的字节流传输,TCP套接字编程,如同中国移动的10086服务 调用socket()建立一个套接口 (移动建立好一个电话总机) bind()将该接口和本地IP地址和Port绑定 (设定总机号为1
6、0086) listen()让套接口做好侦听准备 (随时准备接听电话) 客户在套接口建立起来之后，便可调用connect()连接服务器指定的Port （用户可拨打10086要求服务） 服务器调用accept()来接收客户的连接请求 (一旦有电话就接起) 服务器收到请求后，建立新的socket来对此连接服务，原来的socket回到监听等待状态 （总机接电话后转某分机服务，本身继续等待新的电话） 连接建立后，send()和recv()来发送和接收数据 (客户与客服对话) 数据传送结束，调用closesocket()关闭套接口 (结束请挂机),9,常用API,API (Application Pro
7、gramming Interface) 应用程序接口 DLL装载 WinSock服务由动态链接库WinSock DLL提供，它完成WinSock的初始化任务，协商WinSock的版本支持，并分配必要的资源。在使用WinSock API之前，必须调用WSAStartup函数对其进行初始化。 int WSAStartup(WORD v, (LPWSADATA) &WD)DLL卸载 当不需WinSock DLL的服务时，释放DLL所使用的资源，需调用WSACleanup函数终止对WinSock库的使用 int WSACleanup(),10,常用API,创建套接字: socket() 绑定本地地址：
8、bind() 侦听连接: listen() 建立套接字连接：accept(), connect() 面向连接的数据传输：send(), recv() 关闭套接字：closesocket(),11,常用API,Socket API 类别：可支持任意的底层协议族 PF_INET : 用于互联网编程 PF_UNIX: 用于Unix 管道编程 PF_PACKET:直接访问网络接口 (i.e, 绕过TCP / IP协议栈) 两种基本socket API分别支持两种传输服务: SOCK_STREAM: 可靠的，字节流服务 (TCP) SOCK_DGRAM: 非可靠的数据报服务 (UDP)应用案例 客户端从
9、键盘读取一行字符（数据）并将该数据发送到服务器； 服务器接收数据后并显示在屏幕上。,12,示例: C客户端 (TCP),#include #include #include #include #include #define SERVER_PORT 5432 #define MAX_LINE 256int main(int argc, char * argv) WSADATA WSAData;int WSAreturn;struct hostent *hp;struct sockaddr_in sin;char *host;char bufMAX_LINE;int s;int len;,13,
10、Socket编程库文件,示例: C客户端 (TCP),if (argc=2) host = argv1;else fprintf(stderr, “usage: simplex-talk hostn“);exit(1); WSAreturn = WSAStartup(0x101,14,将远程主机的名称 转换成IP地址,参数初始化,程序参数处理,WinSock的初始化,示例: C客户端 (TCP),/* active open */if (s = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0) 0) perror(“simplex-talk: socket“);exit(1);
11、if (connect(s, (struct sockaddr *) ,15,创建 客户端socket,从屏幕读取 字符串,连接服务器,示例: C服务器(TCP),#include #include #include #include #define SERVER_PORT 5432 #define MAX_PENDING 5 #define MAX_LINE 256int main() WSADATA WSAData;int WSAreturn;/* server address */struct sockaddr_in sin;struct sockaddr_in remote;char
12、bufMAX_LINE;int len;int s, new_s;WSAreturn = WSAStartup(0x101,16,Socket编程库文件,WinSock的初始化,示例: C服务器(TCP),/* build address data structure */memset(char *),17,服务socket等待 客户端连接,创建服务客户端的 Socket，并读取信息,在端口5432创建 欢迎 socket,示例: C服务器(TCP),printf(“received a connection from %s : n“, inet_ntoa(remote.sin_addr);w
13、hile (len = recv(new_s, buf, sizeof(buf), 0) /printf(“received %2d chars:“, len);fputs(buf, stdout);close(new_s);WSACleanup();return 1; ,18,服务器将信息 显示在屏幕上,while循环结束， 等待另外的客户 端连接,实验环境,VC+ 6.0 Code Blocks http:/www.codeblocks.org/ 开源的、跨平台的C/C+集成开发环境 使用了wxWidgets的界面库 需加载MinGW编译器,19,如何用CodeBlocks进行C语言编程？
14、,创建一个新 project,20,如何用CodeBlocks进行C语言编程？,选择 Console application,21,如何用CodeBlocks进行C语言编程？,选择GNU GCC Compiler为编译器,22,如何用CodeBlocks进行C语言编程？,在main.c中编写程序,23,Build and run,连接socket库,在settingscompilerlinker settings下导入相应lib库 CodeBlocksMinGWlib libwsock32.a libws2_32.a,24,实验内容,运行simplex-talk例程，理解代码并观察现象修改simplex-talk，编制duplex-talk程序，支持client和server的双向通信利用windows时间函数，编制简单的定时器，模拟client和server之间的stop-and-wait的动作,25,实验操作示例,在一台主机上运行服务器程序，生成server.exe等待客户端连接 在另一台主机上运行客户端程序，生成client.exe 在cmd下来到client.exe所在目录，执行client.exe 服务器主机名 结果示例客户端显示： 服务器显示：,26,谢谢!,华中科技大学电信学院2015,
