Socket网络编程.pdf

基于Socket的网络编程

Socket又称为套接字，是采用客户/服务器模型设计的网络通信接口。Socket接口最早使
用在Unix系统中，Windows提供的Socket通信称为WinSock，目前存在v1.1版本（被封装
在WinSock.dll动态链接库文件中）和v2.0版本（被封装在WS2_32.dll动态链接库文件中）。
v1.1版本是针对Internet而设计的，在v2.0版本中已经不再局限于TCP/IP协议，而是根据
Microsoft提出的Windows开放系统架构（WindowsOpenSystemArchitecture，WOSA）模型，
定义了一个标准服务提供接口（StandardServiceProviderInterface，SPI）。通过SPI编程接
口，WinSock的应用范围扩大到绝大部分的网络和协议。
.NETFramework在System.Net.Sockets名空间提供了对WinSock的托管封装，提供
Socket、TcpListener、TcpClient、UdpClient以及NetworkStream等类来实现Socket网络通信。
类说明

Socket对WinSock的封装和扩展

TcpListener封装使用TCP协议进行网络侦听的Socket

TcpClient封装使用TCP协议进行网络通信的Socket

UdpClient封装使用UDP协议进行网络通信的Socket

NetworkStream使用流的概念封装网络通信的数据
在这些类中，Socket类为核心类，它提供了使用WinSock进行网络通信的基本功能。
一、网络编程概念
网络中主机间的通信是通过网络协议实现的。目前，存在两种网络通信协议模型：开放
系统互连（OpenSystemInterconnection，OSI）参考模型和TCP/IP模型。
1、OSI参考模型
OSI参考模型是一个多层通信协议模型，所谓开放是指允许任意两个具有不同基本体系
结构的系统进行通信的一套协议族。OSI参考模型最初是由国际化标准组织（International
StandardOrganization，ISO）开发，1983年成为国际标准。
OSI参考模型将网络划分成7层，从上之下分别是：应用层（ApplicationLayer）、表示
层（PresentationLayer）、会话层（SessionLayer）、传输层（TransportLayer）、网络层
（NetworkLayer）、数据链路层（DataLinkLayer）和物理层（PhysicalLayer）。其中，每
一层只与其上下两层直接通信，高层协议偏重于处理用户服务和各种应用请求，底层协议注
重于处理实际的信息传输。分层的目的是在于将各种特定的功能分离，并使其实现对其他层
来说是透明且相互独立的。
下图描述了一个包含通信子网的OSI网络通信模型。
（1）物理层
物理层定义了与物理介质的连接机制，而不是物理介质本身。按照OSI模型，物理层在
物理介质之上，它提供以比特（Bit）为单位形成比特流来传送来自数据链路层的数据，而
不理会数据的格式和含义，同样，当接受数据（比特流）时也不加分析直接传送到数据链路
层。即对二进制数据（比特）进行编码（发送到物理介质上）和解码（从物理介质上接受）。
如：以太网的曼切斯特编码，光纤分布式接口（FiberDistributedDataInterface，FDDI）的
4B5B编码。
物理层也负责通知数据链路层何时访问介质，如以太网的载波监听功能。此外，在某种
程度上，物理层也包含连接策略，主要有：电路交换、报文交换和分组交换。
（2）数据链路层
数据链路层也称为链路控制层（DataLinkControlLayer，DLC），负责管理数据格式、
链路的管理、相邻网络节点的信息流动以及流量控制。
在数据链路层中，数据常以帧（Frame）为单位进行传输，帧通常是由包含起始标志的
报头或报头位、寻址信息、循环冗余码（CyclicRedundancyCheck，CRC）组成。循环冗余
码用来保证帧在传输过程中的完整性，将无错的帧发送到网络层。
OSI模型中的数据链路层与电气与电子工程师协会（InstituteofElectricalandElectronic
Engineers，IEEE）定义的有所不同。IEEE定义的数据链路层包含逻辑链路控制（Logical
LinkControlLayer，LLC）和介质访问控制（MediaAccessControlLayer，MAC）。MAC层
基本对应OSI模型中的数据链路层，LLC层主要提供可靠的面向连接服务与无连接的数据报
服务，ISO在这之上提供了两种网络层服务，即面向连接的网络服务和