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[网络协议]C#利用套接字实现数据发送【网络通信编程】

一、UDP介绍

这部分总结来源于：HarrietLH C#利用套接字实现数据发送

1.Socket

套接字是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。可以将套接字看作不同主机间的进程进行双向通信的端点，它构成了单个主机内及整个网络间的编程界面。
套接字的工作原理：
通过互联网进行通信，至少需要一对套接字，其中一个运行于客户机端，称之为ClientSocket，另一个运行于服务器端，称之为ServerSocket。
套接字之间的连接过程可以分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

2.TCP

TCP协议提供的是端到端服务。TCP协议所提供的端到端的服务是保证信息一定能够到达目的地址。它是一种面向连接的协议。
TCP编程的服务器端一般步骤
①创建一个socket，用函数socket()
②绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind()
③开启监听，用函数listen()
④接收客户端上来的连接，用函数accept()
⑤收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write()
⑥关闭网络连接；
⑦关闭监听；
TCP编程的客户端一般步骤
①创建一个socket，用函数socket()
②设置要连接的对方的IP地址和端口等属性
③连接服务器，用函数connect(）
④收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write()
⑤关闭网络连接
在这里插入图片描述

3.UDP

UDP协议提供了一种不同于TCP协议的端到端服务。UDP协议所提供的端到端传输服务是尽力而为(best-effort)的，即UDP套接字将尽可能地传送信息，但并不保证信息一定能成功到达目的地址，而且信息到达的顺序与其发送顺序不一定一致。
UDP编程的服务器端一般步骤
①创建一个socket，用函数socket()
②绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind()
③循环接收数据，用函数recvfrom()
④关闭网络连接
UDP编程的客户端一般步骤
①创建一个socket，用函数socket()
②设置对方的IP地址和端口等属性
③发送数据，用函数sendto()
④关闭网络连接
在这里插入图片描述

通过两种协议的介绍，可以看出对于UDP协议要比TCP简单一些。但是，UDP不能够保证数据传输一定到达目的地址。

二、控制台程序使用 UDP 通信

任务：用C#、Java或python编写一个命令行/控制台的简单hello world程序，实现如下功能：在屏幕上连续输出50行“hello
cqjtu！重交物联2019级”；同时打开一个网络UDP 套接字，向另一台室友电脑发送这50行消息。

1.控制台输出hello world

①创建新项目
选择控制台应用(.NET Framework)，然后下一步
在这里插入图片描述

②添加代码
创建好项目，添加如下代码
在这里插入图片描述

for (int i = 0; i < 50; i++)
            {
                Console.WriteLine("第{0}行：hello cqjtu！重交物联2019级", (i + 1));
            }
            System.Console.ReadKey();

③运行编译
在这里插入图片描述

2.使用UDP在室友电脑输出hello world

我们准备在自己电脑上编写客户端代码，在室友的电脑上编写服务端代码，以此来实现两台电脑通信

①客户端

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Client
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //提示信息
            Console.WriteLine("按下任意按键开始发送...");
            Console.ReadKey();

            int m;

            //做好链接准备
            UdpClient client = new UdpClient();  //实例一个端口
            IPAddress remoteIP = IPAddress.Parse("10.160.184.45");  //假设发送给这个IP
            int remotePort = 1000;  //设置端口号
            IPEndPoint remotePoint = new IPEndPoint(remoteIP, remotePort);  //实例化一个远程端点 

            for (int i = 0; i < 50; i++)
            {
                //要发送的数据：第n行：hello cqjtu！重交物联2019级
                string sendString = null;
                sendString += "第";
                m = i + 1;
                sendString += m.ToString();
                sendString += "行：hello cqjtu！重交物联2019级";

                //定义发送的字节数组
                //将字符串转化为字节并存储到字节数组中
                byte[] sendData = null;
                sendData = Encoding.Default.GetBytes(sendString);

                client.Send(sendData, sendData.Length, remotePoint);//将数据发送到远程端点 
            }
            client.Close();//关闭连接

            //提示信息
            Console.WriteLine("");
            Console.WriteLine("数据发送成功，按任意键退出...");
            System.Console.ReadKey();
        }
    }
}

代码流程：

①首先显示提示信息，等待使用人员操作；
②做好连接准备，如：设置IP、端口号等；
③ for 循环发送数据；
④关闭端口；
⑤显示提示信息，等待用户确认退出。
其中这里的IP是我室友的IP地址，因为要将室友的电脑作为我的服务器

 IPAddress remoteIP = IPAddress.Parse("10.160.184.45");  //假设发送给这个IP

②服务端

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Server
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int result;
            string str = "第50行：hello cqjtu！重交物联2019级";
            UdpClient client = new UdpClient(1000);
            string receiveString = null;
            byte[] receiveData = null;
            //实例化一个远程端点，IP和端口可以随意指定，等调用client.Receive(ref remotePoint)时会将该端点改成真正发送端端点 
            IPEndPoint remotePoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
            Console.WriteLine("正在准备接收数据...");
            while (true)
            {
                receiveData = client.Receive(ref remotePoint);//接收数据 
                receiveString = Encoding.Default.GetString(receiveData);
                Console.WriteLine(receiveString);
                result = String.Compare(receiveString, str);
                if (result == 0)
                {
                    break;
                }
            }
            client.Close();//关闭连接
            Console.WriteLine("");
            Console.WriteLine("数据接收完毕，按任意键退出...");
            System.Console.ReadKey();
        }
    }
}

代码流程：

①做好连接准备，并设置结束标志；
②循环接收数据；
③关闭连接；
④显示提示信息，等待用户确定退出。

③编译结果
客户端：
在这里插入图片描述服务端：

3.利用Wireshark抓包分析

打开Wireshark之后在这里输入过滤条件ip.dst==10.160.184.45
这里的过滤条件是显示目标地址为10.160.184.45的数据包列表，也就是我室友的IP

在这里插入图片描述可以从上图看出来已经抓到了我向目标IP发送的包，选择其中一个包

可以看到我发送的内容

三、Form窗口程序使用 TCP 通信

任务：用VS2017/2019 的C#编写一个简单的Form窗口程序，有一个文本框
textEdit和一个发送按钮button，运行程序后，可以在文本框里输入文字，如“hello
cqjtu！重交物联2019级”，点击button，将这些文字发送给室友电脑，采用UDP套接字；

1.创建项目

新建项目选择Windows 窗体应用
在这里插入图片描述
选择好项目文件路径，然后创建项目

2.设计图形界面

借助工具箱完成各个控件的设置（我们这里简单设置了两个Texbox和一个Button）
在这里插入图片描述

3.代码编写

双击发送按钮跳转到对应的代码
在这里插入图片描述

在 button1_Click 函数内复制粘贴如下代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;


namespace WindowsFormsApp3
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                /*
                 * 显示当前时间
                 */
                string str = "The current time: ";
                str += DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                /*
                 * 做好连接准备
                 */
                int port = 2000;
                string host = "10.61.54.150";//我室友的IP地址
                IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
                IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);//把ip和端口转化为IPEndPoint实例
                Socket c = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//创建一个Socket
                /*
                 * 开始连接
                 */
                str = "Connect to server...";
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                c.Connect(ipe);//连接到服务器
                /*
                 *发送消息 
                 */
                string sendStr = textBox1.Text;
                str = "The message content: " + sendStr;
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(sendStr);
                str = "Send the message to the server...";
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                c.Send(bs, bs.Length, 0);//发送信息
                /*
                 * 接收服务器端的反馈信息
                 */
                string recvStr = "";
                byte[] recvBytes = new byte[1024];
                int bytes;
                bytes = c.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//从服务器端接受返回信息
                recvStr += Encoding.UTF8.GetString(recvBytes, 0, bytes);
                str = "The server feedback: " + recvStr;//显示服务器返回信息
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                /*
                 * 关闭socket
                 */
                c.Close();
            }
            catch (ArgumentNullException f)
            {
                string str = "ArgumentNullException: " + f.ToString();
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
            }
            catch (SocketException f)
            {
                string str = "ArgumentNullException: " + f.ToString();
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
            }
            textBox2.AppendText("" + Environment.NewLine);
            textBox1.Text = "";

        }
    }
}

然后在我室友的电脑上创建一个控制台程序
代码如下

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            /*
             * 做好连接准备
             */
            int i = 0;
            int port = 2000;
            string host = "10.61.54.150";
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
            IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);
            Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//创建一个Socket类
            s.Bind(ipe);//绑定2000端口
            /*
             * 循环监听并处理消息
             */
            while (true)
            {
                i++;
                try
                {
                    Console.Write("Perform operations {0} :",i);
                    Console.WriteLine("\t-----------------------------------------------");
                    s.Listen(0);//开始监听
                    Console.WriteLine("1. Wait for connect...");
                    /*
                     * 实例一个新的socket端口
                     */
                    Socket temp = s.Accept();//为新建连接创建新的Socket。
                    Console.WriteLine("2. Get a connect");
                    /*
                     * 接收客户端发的消息并做解码处理
                     */
                    string recvStr = "";
                    byte[] recvBytes = new byte[1024];
                    int bytes;
                    bytes = temp.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//从客户端接受信息
                    recvStr += Encoding.UTF8.GetString(recvBytes, 0, bytes);
                    Console.WriteLine("3. Server Get Message:{0}", recvStr);//把客户端传来的信息显示出来
                    /*
                     * 返回给客户端连接成功的消息
                     */
                    string sendStr = "Ok!Client send message sucessful!";
                    byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(sendStr);
                    temp.Send(bs, bs.Length, 0);//返回客户端成功信息
                    /*
                     * 关闭端口
                     */
                    temp.Close();
                    Console.WriteLine("4. Completed...");
                    Console.WriteLine("-----------------------------------------------------------------------");
                    Console.WriteLine("");
                    //s.Close();//关闭socket（由于再死循环中，所以不用写，但如果是单个接收，实例socket并完成任务后需关闭）
                }
                catch (ArgumentNullException e)
                {
                    Console.WriteLine("ArgumentNullException: {0}", e);
                }
                catch (SocketException e)
                {
                    Console.WriteLine("SocketException: {0}", e);
                }
            }
        }
    }
}