C#-socket简单同步通信学习

SOCKET原理

一、套接字（socket）概念

　　套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议，本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，远地主机的IP地址，远地进程的协议端口。

　　应用层通过传输层进行数据通信时，TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

二、建立socket连接

　　建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket 。

　　套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求
客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。
连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

三、SOCKET连接与TCP连接

　　创建Socket连接时，可以指定使用的传输层协议，Socket可以支持不同的传输层协议（TCP或UDP），当使用TCP协议进行连接时，该Socket连接就是一个TCP连接。

四、Socket连接与HTTP连接

　　由于通常情况下Socket连接就是TCP连接，因此Socket连接一旦建立，通信双方即可开始相互发送数据内容，直到双方连接断开。但在实际网络应用中，客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连，因此需要通过轮询告诉网络，该连接处于活跃状态。

　　而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式，不仅在请求时需要先建立连接，而且需要客户端向服务器发出请求后，服务器端才能回复数据。

　　很多情况下，需要服务器端主动向客户端推送数据，保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接，服务器就可以直接将数据传送给客户端；若双方建立的是HTTP连接，则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端，因此，客户端定时向服务器端发送连接请求，不仅可以保持在线，同时也是在“询问”服务器是否有新的数据，如果有就将数据传给客户端。

五、Socket服务端与客户端通信示意图

六、服务端与客户端代码

(1)Cient:

1：建立一个Socket对像；

2：用socket对像的Connect()方法以上面建立的EndPoint对像做为参数，向服务器发出连接请求；

3：如果连接成功，就用socket对像的Send()方法向服务器发送信息；

4：用socket对像的Receive()方法接受服务器发来的信息 ;

5：通信结束后一定记得关闭socket；

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Net.Sockets;
using System.Net;
 
namespace Client
{
    class Program
    {
       static Socket ClientSocket;
        static void Main(string[] args)
        {
            String IP = "127.0.0.1";
            int port =8885 ;
 
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(IP);  //将IP地址字符串转换成IPAddress实例
            ClientSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);//使用指定的地址簇协议、套接字类型和通信协议
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(ip, port); // 用指定的ip和端口号初始化IPEndPoint实例
            ClientSocket.Connect(endPoint);  //与远程主机建立连接
 
 
            Console.WriteLine("开始发送消息");
            byte[] message = Encoding.ASCII.GetBytes("Connect the Server");  //通信时实际发送的是字节数组，所以要将发送消息转换字节
            ClientSocket.Send(message);
            Console.WriteLine("发送消息为:" + Encoding.ASCII.GetString(message));
            byte[] receive = new byte[1024];
            int length = ClientSocket.Receive(receive);  // length 接收字节数组长度
            Console.WriteLine("接收消息为：" + Encoding.ASCII.GetString(receive));
            ClientSocket.Close();  //关闭连接
        }
    }
}

客户端返回结果:

客户端返回结果

(2)Server:

1：建立一个Socket对像；

2：用socket对像的Bind()方法绑定EndPoint；

3：用socket对像的Listen()方法开始监听；

4：接受到客户端的连接，用socket对像的Accept()方法创建新的socket对像用于和请求的客户端进行通信;

5：用新的socket对象接收（Receive）和发送（Send）消息。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Net.Sockets;
using System.Net;
using System.Threading;
 
namespace Server
{
    class Program
    {
        static Socket ReceiveSocket;
        static void Main(string[] args)
        {
            int port = 8885;
            IPAddress ip = IPAddress.Any;  // 侦听所有网络客户接口的客活动
            ReceiveSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//使用指定的地址簇协议、套接字类型和通信协议   <br>            ReceiveSocket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket,SocketOptionName.ReuseAddress,true);  //有关套接字设置
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(ip,port);
            ReceiveSocket.Bind(new IPEndPoint(ip, port)); //绑定IP地址和端口号
            ReceiveSocket.Listen(10);  //设定最多有10个排队连接请求
            Console.WriteLine("建立连接");
            Socket socket = ReceiveSocket.Accept();
          
            byte[] receive = new byte[1024];
            socket.Receive(receive);
            Console.WriteLine("接收到消息：" + Encoding.ASCII.GetString(receive));
            byte[] send = Encoding.ASCII.GetBytes("Success receive the message,send the back the message");
            socket.Send(send);
            Console.WriteLine("发送消息为："+Encoding.ASCII.GetString(send));
        } 
    }
}