【简单Web服务器搭建】基于Socket实现的最简单的Web服务器【ASP.NET原理分析】

      通常,我们借助浏览器(通常是IE,FireFox或者Chrome)浏览网页,例如,我们在地址栏中输入DebugLZQ的博客网址http://www.cnblogs.com/DebugLZQ/,回车之后,就会在浏览器的窗口中看到Debug的主页,如下图所示:

      在这个简单的操作背后影藏了巨大的复杂性。

      我们在地址栏中输入的内容称为通用资源标记符(Universal Resource Identifier,URI)它有很多种样式,在Web中我们通常称为统一资源定位符(Uniform Resource Locator,URL)的形式,它的格式如下: 

      协议://主机[.端口号][绝对路径[?参数]] 

      在http://www.cnblogs.com/DebugLZQ/中,http表示协议名称;www.cnblogs.com表示主机的地址;可选的端口号没有出现,那么,将使用http协议默认的端口号80;绝对路径为/DebugLZQ/;在这个例子中没有参数出现。

      在.NET中,不管是URI还是URL,都使用定义在System命名空间中得URI类来进行处理。对应上面的介绍,这个类定义了5个属性,分别对应5个组成部分,如下所示:

    Scheme:协议的名称

    Host:取得URI地址中得主机部分

    Port:取得端口号

    AbsolutePath:绝对路径部分

    Query:URI地址中得参数部分

      下面的例子演示了地址中各个部分:

 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace URI说明
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            System.Uri DebugLZQAddress = new Uri("http://www.cnblogs.com/DebugLZQ/");
            Console.WriteLine("Scheme: {0}",DebugLZQAddress.Scheme );
            Console.WriteLine("Host: {0}", DebugLZQAddress.Host );
            Console.WriteLine("Port: {0}", DebugLZQAddress.Port );
            Console.WriteLine("AbsolutePath: {0}", DebugLZQAddress.AbsolutePath );
            Console.WriteLine("Query: {0}", DebugLZQAddress.Query );
        }
    }
}

  输出结果如下:

      其中绝对路径部分使用类似于Unix的文件目录的形式来描述服务器中得资源,这个绝对路径呗传送到服务器之后,在Web服务器上通常被称为虚拟路径。

      我们在地址栏输入URL后,如何找到服务器呢?互联网上的主机千千万,我们要访问的服务器是互联网上数千万台服务器中得一台,它很可能远在地球的另一边。浏览器要找到服务器,需要提供服务器的网络地址。

      在当前的TCP/IP协议下,所谓服务器的网络地址,就是一个IP地址,目前我们使用IPv4的地址,即IP协议第4个版本规定的地址,每个地址由四个字节共32位组成。理论上将,可以表示4G个网络地址。通常我们用远点分隔四个数字来表示一个地址,每个数字对应地址的一个字节,例如,微软的IP地址为:207.46.19.254,直接在地址栏中输入http://207.46.19.254也可以访问网页。

      但是,这些数字实在很难让人记忆,人们更愿意通过一个有意义的名字来找到一台主机。在经历了短暂得互联网初期阶段之后,1983年,保罗·莫卡派(Paul Mockapetris)发明了域名系统,这样,在互联网上,我们可以为IP地址起一个有意义的名字以方便找寻主机,这个名字成为域名。比如,微软Web服务器的域名为www.microsoft.com,这个名字对应实际IP地址为207.46.19.254。

      虽然这个名字很好记,但是只有这个名字并不能直接找到微软的Web服务器,必须建立起名字和IP地址之间的对应关系。这个工作由域名服务器DNS(即Domain Name Server)完成。DNS服务器提供一个列私语分层的通讯录,允许用户通过域名来查找对应的地址,或者完成通过地址来查找对应的域名。通常情况下,互联网服务商已经为我们自动设置了DNS服务器,因此可以简单地通过www.microsoft.com域名找到微软的Web服务器。

      找到服务器之后,需要将请求从我们的客户端传输到服务器,那么,两台计算机是如何通信的呢?他们如何才能理解彼此发送的数据呢?这就需要提到协议。

      当浏览器寻找到Web服务器的地址之后,浏览器帮助我们把对服务器的请求转换为一系列参数发送给Web服务器。服务器受到浏览器发来的请求参数之后,将会分析这些数据,并进行处理。然后向浏览器回应处理的结果,也就是一些新的数据;这些数据通常是HTML网页或者图片。浏览器收到之后,解析这些数据,将它们呈现在浏览器的窗口中,这就是我们看到的网页。

      在浏览器与Web服务器的对话中,需要使用双方都能够理解的语法规范进行通信,这种程序之间进行通信的语法规范,我们称之为协议。协议有许多种,根据国际标准化组织ISO的网络参考模型,程序与程序之间的通信可分为7层,从低到高依次为:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。每层都有自己对应的协议。比如,应用层之间的协议我们称之为应用层协议。不同的应用程序可能有着不同的应用层协议。同一层的协议也可能有很多种。

     

      浏览器与Web服务器之间的协议是应用层协议,当前,我们主要遵循的协议为HTTP/1.1。HTTP协议是Web开发的基础,这是一个无状态的协议,客户机与服务器之间通过请求和相应完成一次会话(Session)。每次会话中,通信双方发送的数据称为消息(Message),消息分两种:请求消息和回应消息。

      消息的格式如图所示。

      图DebugLZQ用绘图画的,不太美观。吼吼。。。 博友心声:真丑。。。    

      每个消息可能由三部分组成,第一部分为请求行或者回应的状态行,第二部分为消息的头部,第三部分为消息体部分。消息头部分和消息体部分使用一个空行进行分隔。

      通常情况下,我们在客户端使用浏览器来访问服务器,浏览器软件帮助我们构造所有的请求消息。使用Fiddler软件,可以帮助我们检测到浏览器与服务器之间的通信内容,如图所示。

上图右上部为浏览器请求的内容,可以看到,第一行为请求行,请求的内容为:

      GET http://www.microsoft.com/en-us/default.aspx HTTP/1.1

      下面的连续N行为请求头部分,然后是一个空行,由于是GET请求,所以没有请求体部分。

      图右下部为服务器回应的内容,第一行为回应的状态行,HTTP/1.1 200 OK表示请求的内容可以找到,但是需要到另外的地址去取。下面的15行为回应的头部。一个空行分隔了回应的头部和回应体部分,回应体中为一个简单的HTML网页。

      HTTP协议定义了内容的格式,这是一个应用层的协议,应用层协议的内容需要通过传输层在浏览器和服务器之间传送,TCP/IP协议是ISO网络参考模型的一种实现。在TCP/IP协议中,与网络程序员相关的主要有两层:传输层和应用层。

      传输层协议负责解决数据传输问题,包括数据通行的可靠性问题。传输层依赖更底层的网络层来完成实际的数据传输,在TCP/IP网络协议中,负责可靠通信的传输层协议为TCP协议。而网络层一般用网络驱动来实现,普通的程序员不会涉及;在TCP/IP协议中,网络层的协议为IP协议。

      应用层用于在特定的应用程序之间传输数据。HTTP协议就是TCP/IP协议中专门用于浏览器与Web服务器之间通信的应用层协议。应用层协议依赖于传输层协议完成数据传输,传输层协议依赖于网络层协议王城数据传输,他们之间的关系如下图(浏览器与服务器之间网络通信的传输过程):

      到这里,我们的准备理论超不读了,哦,还得再认识下Socket。

      在遥远的Unix时代,为了解决传输层的编程问题,从4.2BSD Unix开始,Unix提供了类似于文件操作的网络操作方式----Socket。通过Socket,程序员可以像文件一样通过打开、写入、读取、关闭等操作完成网络编程。这使得网络编程可以统一到文件操作之下。通过Socket帮助程序员解决网络传输层的问题,而系统中得网络系统负责处理网络内部的复杂操作,这样程序员就可以比较容易地编写网络应用程序。需要注意的是应用层的协议需要针对网络程序专门处理,Socket不负责应用层的协议,仅仅负责传输层的协议。

      当然网络毕竟不是简单的文件,所以,在使用Socket的时候,程序员还是需要设置一些网络相关的细节问题参数。

      当通过Socket开发网络应用程序的时候,首先需要考虑所使用的网络类型,主要包括以下三个方面:

    1)Socket类型,使用网络协议的类别,如IPv4的类型为PF_INET。

    2)数据通信的类型,常见的数据报(SOCK_DGRAM)、数据流(SOCK_STREAM)。

    3)使用的网络协议,比如:TCP协议。

      在同一个网络地址上,为了区分使用相同协议的不同应用程序,可以为不同的应用程序分配一个数字编号,这个编号称为网络端口号(port)。端口号是一个两字节的证书,取值范围从0~65535。IANA(Internet Assigned Number Authority,互联网地址分配机构)维护了一个端口分配列表,这些端口分三类,第一类的范围是0~1023,称为众所周知的端口,由IANA进行控制和分配,由特定的网络程序使用,例如,TCP协议使用80号端口来完成HTTP协议的传输。第二类的范围是1024~49151,称为登记端口,这些端口不由IANA控制,但是IANA委会了一个登记的列表,如果没有在IANA登记的话,也不应该在程序中使用。但是大多数的系统中,在没有冲突的情况下,也可以有用户程序使用。第三类的范围是49152~65535,称为动态或者似有端口号,这些端口可以由普通用户程序使用。

      对于一个网络应用程序来说,通过地址、协议和端口号可以唯一地确定网络上的一个应用程序。其中地址和端口的组合称为端点(EndPoint)。每个Socket需要绑定到一个端点上与其他端点进行通信。

      在.NET中,System.Net命名空间提供了网络编程的大多数数据类型以及常用操作,其中常用的类型如下:

    1)IPAddress类用来表示一个IP地址。

    2)IPEndPoint类用来表示一个IP地址和一个端口号的组合,称为网络的端点。

    3)System.Net.Sockets命名空间中提供了基于Socket编程的数据类型。

    4)Socket类封装了Socket的操作。

      常用的操作如下:

    1)Listen:设置基于连接通信的Socket进入坚挺状态,并设置等待队列的长度。

    2)Accept:等待一个新的连接,当新连接到达的时候,返回一个指针对新连接的Socket对象。通过新的Socket对象,可以与新连接通信。

    3)Receive:通过Socket接受字节数据,保存到一个字节数组中,返回实际接受的字节数。

    4)Send:通过Socket发送预先保存在字节数组中得数据。

      博友声音:够了,说了这么多,DebugLZQ真是不嫌麻烦。。。快!!!!!

      DebugLZQ:吼吼,有了上面的基础,下面用代码演示如何通过Socket编程创建一个简单的Web服务器。必要说明:这个服务器通过49152号端口提供访问,向浏览器返回一个固定的静态网页。在这个解决方案中,请求的消息由浏览器生成,并发送到服务器,这个程序将简单地显示请求信息。回应的消息由服务器程序生成,通过Socket传输层返回给浏览器。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net;//
using System.Net.Sockets;//

namespace 基于Socket的最简单Web服务器
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IPAddress address = IPAddress.Loopback;//取得本机的loopback网络地址,即127.0.0.1
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(address, 49152);//创建可访问的端点,49152表示端口号,如果设置为0,表示使用一个空闲的端口号
            Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//创建socket,使用IPv4地址,数据通信类型为字节流,TCP协议
            socket.Bind(endPoint);//将socket绑定到一个端点上
            socket.Listen(10);//设置连接队列的长度
            Console.WriteLine("开始监听,端口号:{0}",endPoint.Port );
            while (true)
            {
                Socket client = socket.Accept();//开始监听,这个方法会阻塞线程的执行,直到接受到一个客户端的请求连接
                Console.WriteLine(client.RemoteEndPoint);//输出客户端的地址
                byte[] buffer = new byte[4096];//准备读取客户端请求的数据,读取的数据将保存在一个数组中
                int length = client.Receive(buffer, 4096, SocketFlags.None);//接受数据
                //将请求数据翻译为UTF-8
                System.Text.Encoding utf8 = System.Text.Encoding.UTF8;
                string requestString = utf8.GetString(buffer, 0, length);
                Console.WriteLine(requestString);//显示请求
                //回应的状态行
                string statusLine = "HTTP/1.1 200 OK\r\n";
                byte[] statusLineBytes = utf8.GetBytes(statusLine);
                //准备发送回客户端的网页
                string responseBody = "<html><head><title>From Socket Server</title></head><body><h1>Hello world.<h1></body></html>";
                byte[] responseBodyBytes = utf8.GetBytes(responseBody);
                //回应的头部
                string responseHeader = string.Format("Content-Type:text/html;charset=UTF-8\r\nContent-Length:{0}\r\n",responseBody.Length );
                byte[] responseHeaderBytes = utf8.GetBytes(responseHeader);

                //向客户端发送状态信息
                client.Send(statusLineBytes);
                //向客户端发送回应头
                client.Send(responseHeaderBytes);
                //头部与内容的分隔行
                client.Send(new byte[]{13,10});
                //向客户端发送内容部分
                client.Send(responseBodyBytes);

                //断开与客户端的连接
                client.Close();
                if (Console.KeyAvailable)
                    break;
            }
            socket.Close();
        }
    }
}

  运行后,在浏览器的窗口中输入:http://localhost:49152/,浏览器中可以看到如下的显示结果。

      在命令行中看到如下输出:

      哈哈,完工手笔。

      明天是DebugLZQ的生日,这里祝DebugLZQ生日快乐!祝Sarah越来越漂亮!也祝各位博友,开心进步!!!!!!!!!!!!!-----2011-12-6

                                            请点击下面绿色通道关注DebugLZQ,与DebugLZQ愿意与各位博友共同交流进步!!!

posted @ 2011-12-06 17:11  DebugLZQ  阅读(17453)  评论(62编辑  收藏  举报