《C++socket编程》.doc

第3章 网络应用 3.1 网络编程基础 多媒体技术与网络技术的结合，使得网络生活变得多姿多彩。从此，网络生活很迷人；网络改变了和改变着人们原本的生活方式。姑且认为DirectShow是单机的多媒体技术，一旦融合了网络技术，DirectShow更显现了它强大的生命力。本章将着重介绍DirectShow技术在网络方面的应用。 网络编程，当然要用到Windows Socket（套接字）技术。Socket相关的操作由一系列API函数来完成，比如socket、bind、listen、connect、accept、send、sendto、recv、recvfrom等。调用这些API函数有一定的先后次序，有些函数的参数还比较复杂，对于开发者来说，不是很好用。于是，微软的MFC提供了两个类：CAsyncSocket和CSocket，极大地方便了Socket功能的使用。这两个类的继承关系如图3.1。 图3.1 MFC Socket类的继承关系 CAsyncSocket类在较低层次上封装了Windows Socket API，并且通过内建一个（隐藏的）窗口，实现了适合Windows应用的异步机制（Windows Socket API默认情况下工作在阻塞模式，不方便直接在消息驱动的Windows程序上使用）。CSocket类从CAsyncSocket类派生，进一步简化了Socket功能的应用。不过很遗憾，正因为这两个类都内建了一个窗口，它们并不是线程安全的（thread-safe）；如果要在多线程环境下应用Socket功能，建议自行封装Socket API函数。 使用Socket传输数据主要有两种方式：TCP传输和UDP传输。（OSI参考模型将网络通信分成7个层次，从低往上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层；TCP和UDP均是传输层的协议。）下面，就分别来介绍这两种数据传输方式。 提示：本章在介绍网络通信双方的时候，会使用两组关键词：服务器-客户机和本地端-远程端。其中，服务器-客户机是根据角色来界定的；而本地端-远程端是一个相对概念，依据不同的参照物，可以分别表示不同的角色。比如以服务器为参照物，可以称服务器为本地端，称客户机为远程端；而如果以客户机为参照物，可以称客户机为本地端，称服务器为远程端。 3.1.1 TCP传输 TCP，Transfer Control Protocol的缩写（传输控制协议），是一种面向连接的网络传输协议。TCP协议的特点是，支持多数据流操作，提供流控和错误控制，甚至能完成对乱序到达报文的重新排序等。因此，TCP提供了可靠的应用数据传输服务。 通信双方使用TCP传输的一般过程参考如图3.2。 图3.2 TCP通信的一般过程 本节将要实现一个TCP传输的演示程序TCPDemo，它包括服务器和客户机两个部分。它们的程序界面如图3.3。 图3.3 TCP传输演示程序界面 TCPDemo的演示过程如下： （1）将服务器和客户机两部分程序都运行起来（此时服务器已经启动了侦听客户机连接请求的子线程，侦听端口号为10028）。 （2）在客户机程序界面上输入服务器的IP地址（如果服务器和客户机运行在同一台机器上，IP地址可以指定为）、侦听端口号（因为服务器在10028端口上侦听，这里也应该指定为10028）。 （3）点击客户机程序界面上的“Connect”按钮，向服务器发送Socket连接请求。 （4）服务器侦听到有客户机的连接请求后便接受它（于是在两个程序之间就建立了一条可靠的Socket连接）。然后服务器会向客户机发送两次字符串数据。 （5）客户机接收到数据后，弹出两次如图3.4的消息框。 图3.4 TCP传输客户机接收到数据后显示的消息框 提示：TCPDemo为什么使用10028作为TCP通信的端口号？因为TCP数据包的TCP头结构中，使用了16位的域来表示一个端口号。因此，有65536个可能的端口号。不过，0-1023是周知口（众所周知的端口，比如80是超文本传输协议http的端口，25是简单邮件传输协议smtp的端口，20和21是文件传输协议ftp的端口等），比1023大的端口号通常被称为高端口号。应用程序一般使用高端口号提供自己的通信服务。TCPDemo使用10028端口是偶然的，只要比1023大就可以了。 TCPDemo在具体实现时，设计了一个CTCPListener类专门用于服务器对特定TCP端口的侦听。另外，设计了一个CStreamSocket类专门用于TCP数据的传输。CStreamSocket作为基类，服务器程序从它派生出另一个类CSocketSender专门用于数据的发送，客户机程序从它派生出CSocketReceiver类专门用于数据的接收。这些类的继承结构如图3.5。 图3.