TCP/IP协议学习(五) 基于C# Socket的C/S模型

　　TCP/IP协议作为现代网络通讯的基石，内容包罗万象，直接去理解理论是比较困难的；然而通过实践先理解网络通讯的理解，在反过来理解学习TCP/IP协议栈就相对简单很多。C#通过提供的Socket API实现了对TCP/IP协议栈的封装，让实现C/S模型变得更加简单，对于入门TCP/IP协议学习十分有帮助。

　　　Socket通讯实现参考标准的流程如图所示，

·

　　服务器工作：

　　1.创建Socket套接字，绑定指定host，并监听。

    2.线程堵塞等待用户端请求，当客户端请求到达时建立连接。

　　3.连接建立完成后，读取请求并处理，然后将处理结果返回给客户端。

　　4. 服务器等待客户端关闭连接，连接关闭后，一次Socket通讯结束。

    客户端工作：

　  1.创建Socket套接字, 建立连接，发送连接请求数据

    2. 请求成功后，等待服务器返回响应

    3.服务器回应成功后，处理数据，直到主动关闭连接。

　　了解了上述Socket通讯的主要过程，在结合C#网络编程的特性，就可以实现如下C/S服务器。客户端的实现比较简单，主要分四个步骤：

　　1.建立tcp连接(等同于socket 和 connect），处理连接失败状态

    2.对于建立成功的连接，发送数据，并等待服务器返回

    3.接收数据，输出到编辑框

    4.关闭连接

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    try
    {
        string s_ipaddress0 = textBox1.Text;
        string s_ipaddress1 = textBox2.Text;
        string s_ipaddress2 = textBox3.Text;
        string s_ipaddress3 = textBox4.Text;
        string s_port = textBox5.Text;

        //限定port的合法性
        bool isPort;
        int port;
        isPort = Int32.TryParse(s_port, out port);
        if (!(isPort && port >= 0 && port <= 65536))
        {
            OutToClient("Port is Invalid!");
            return;
        }

        //限定ip地址的合法性
        string host = s_ipaddress0 + "." + s_ipaddress1 + "." + s_ipaddress2 + "." + s_ipaddress3;
        if (!IsIpAdress(host))
        {
            OutToClient("IpAdress is invaild!");
            return;
        }
        IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
        IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port); //Ip端口绑定 如192.168.1.48:80

        //发送框不能为空, 不然会导致GetBytes出错
        if (textBox6.Text == "")
        {
            OutToClient("Send Text is empty!");
            return;
        }

        OutToClient("Conneting...");

        int timeout = 1000;

        //tcpClient连接到指定端口，并处理超时
        TcpClient NetworkClient = TimeOutSocket.Connect(ipe, timeout);
        NetworkStream ntwStream = NetworkClient.GetStream();
        if (!ntwStream.CanWrite)
        {
            OutToClient("Data can not be write!");
            return;
        }

        //向绑定地址端口发送数据
         OutToClient("Client send:" + textBox6.Text);
        string sendStr = textBox6.Text;
        byte[] by_send = Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr);
        ntwStream.Write(by_send, 0, by_send.Length);

        //等待服务器端返回数据
        string recvStr = "";
        byte[] recvBytes = new byte[4096];
        int bytes = ntwStream.Read(recvBytes, 0, recvBytes.Length);

        //将接收到数据转发输出到Client编辑框
        recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);
        OutToClient(recvStr);

        //关闭连接, 一次发送完成
        ntwStream.Close();                                              
        NetworkClient.Close();
        OutToClient("Conneting Close!
");
    }
    catch (ArgumentNullException ii)
    {
        OutToClient("ArgumentNullException: "+ ii);
    }
    catch (SocketException ii)
    {
        OutToClient("Socket failed! ");
    }
    catch (Exception ii)
    {
        OutToClient("Conneting faild!" + ii);
    }
}

　 服务器内的代码涉及到的知识多一些

    1.通过按键1开辟监听线程，用于接收

    2.监听线程创建Socket套接字，绑定到指定端口并监听

    3.监听线程堵塞在等带连接建立

    4.连接建立后监听线程读取客户端数据并回送给客户端处理后数据，然后循环堵塞在连接建立

    5.通过按键2删除Socket套接字触发异常，结束线程

    按照上述的流程，程序如下：

//新建线程 开始监听
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    try
    {
        isConnectExit = false;
        button1.Enabled = false;
        button2.Enabled = true;

        Thread Listen_thread = new Thread(ListenClientConnect);
        Listen_thread.IsBackground = true;
        Listen_thread.Start();
    }
    catch (Exception ii)
    {
        OutToServer("Connet faild!" + ii);
    }
}

//监听线程 主要处理数据接收发送
private void ListenClientConnect(object obj)
{
    string s_ipaddress0 = textBox1.Text;
    string s_ipaddress1 = textBox2.Text;
    string s_ipaddress2 = textBox3.Text;
    string s_ipaddress3 = textBox4.Text;
    string s_port = textBox5.Text;

    //限定port的合法性
    bool isPort;
    int port;
    isPort = Int32.TryParse(s_port, out port);
    if (!(isPort && port >= 0 && port <= 65536))
    {
        OutToServer("Port is Invalid!");
        return;
    }

    //限定ip地址的合法性
    string host = s_ipaddress0 + "." + s_ipaddress1 + "." + s_ipaddress2 + "." + s_ipaddress3;
    if (!IsIpAdress(host))
    {
        OutToServer("IpAdress is invaild!");
        return;
    }

    IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
    IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);

    //新建socket通讯 绑定指定IP+Port 并监听
    server_socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
    server_socket.Bind(ipe);
    server_socket.Listen(10);

    OutToServer("wait for connect...");
    while (isConnectExit == false)
    {
        Socket CurrentSocket;
        try
        {
            //等待连接 完成三次握手
            CurrentSocket = server_socket.Accept();
            if(isConnectExit == true)
            {
                CurrentSocket.Close();                     // 关闭Socket
                server_socket.Close();
                break;
            }
            OutToServer("Get a Connect!");
            ServerProcess(CurrentSocket);
        }
        catch
        {
            OutToServer("Connet exti!");
        }
    }
}

//断开连接
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    isConnectExit = true;
    button2.Enabled = false;
    button1.Enabled = true;
    if (server_socket != null)
    {
        server_socket.Close();
    }
}

如此就完成了简单的C/S服务器功能。

实际测试界面如下：

具体源码参考：C/S架构客户端-服务器下载

备注：本程序仅用于演示TCP socket通信流程，服务器端能够监听的IP地址只有本机IP或者127.x.x.1(环回地址), 端口不能为80(和本机http端口冲突)。