利用TCP和UDP协议,实现基于Socket的小聊天程序(初级版)

TCP

TCP (Transmission Control Protocol)属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输,它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说,TCP支持的应用协议主要有:Telnet、FTP、SMTP等

TCP是面向对象的连接,是安全可靠的,是基于连接的协议,也就是说,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来,其中的过程非常复杂,我 们这里只做简单、形象的介绍,你只要做到能够理解这个过程即可。我们来看看这三次对话的简单过程:主机A向主机B发出连接请求数据包:“我想给你发数据, 可以吗?”,这是第一次对话;主机B向主机A发送同意连接和要求同步(同步就是两台主机一个在发送,一个在接收,协调工作)的数据包:“可以,你什么时候 发?”,这是第二次对话;主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步:“我现在就发,你接着吧!”,这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发 送和接收同步,经过三次“对话”之后,主机A才向主机B正式发送数据。

 

首先我们来看看用TCP实现聊天程序

实现聊天程序我们需要一个服务端一个客户端来模拟实现,我们首先来建立服务器端,直接贴代码,如下:

建立Socket并绑定IP和端口
 1            //首先建立一个套接字(服务器端)
 2             Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
 3             //将套接字绑定到本地的IP和端口
 4             IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 9999);
 5             //绑定套接字
 6             socketServer.Bind(endPoint);
 7             //输出语句 服务已经启动
 8             Console.WriteLine("=====TCP Server Is OK======\r\n ===IP:" + endPoint.Address + "  Port:" + endPoint.Port+"===");
 9             //开始监听
10             socketServer.Listen(10);
11             //接受消息并返回的新的套接字对象
12             Socket sk = socketServer.Accept();

简要介绍下个别变量,方法的作用:

socketServer:实例化一个服务端的Socket实例

endPoint:网络终结点,定义了IP和Port

Bind方法:用于将Socket实例绑定到该网络终结点上

Listen方法:监听端口,参数为监听序列的长度

Accept方法:接受通信,返回一个新的Socket对象,然后之后的通信就交由该新的对象来进行,socketServer就相当于公司的前台,只负责接待,具体的事务是通过它交由其他人来执行(个人理解)

 

然后是服务器端接受数据的代码,如下:

服务器端接受数据
 1             //接受数据
 2 
 3             //新建一个字节数组
 4             byte[] recveMsg=new byte[1024*1024];
 5             //使用receive方法接受发送到服务器端的数据
 6             int bytes = sk.Receive(recveMsg,SocketFlags.None);
 7             //将数据进行编码
 8             string receive = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(recveMsg, 0, bytes);
 9             //将信息打印到控制台
10             Console.WriteLine(receive);

简要解释下个别变量的作用:

recveMsg:这是一个字节数组,因为在接受数据时,我们需要将接收到的数据存放到字节数组中,所以我们要首先定义一个字节数组,这里我给了它1024*1024的大小

bytes:这是一个int型变量,作用就是用来接收Socket用Receive接受到数据的实际长度,但为什么我们需要这个变量呢,因为在后一行代码中,我们需要将字节数组转换为字符串来进行输出,如果没有这个变量来定义大小,我们每次都会把1024*1024的字节长度转换成字符串,所以往往有时候接收到的长度没有1024*1024大小,

因此会造成无用的转换。

 

然后就是发送数据,贴上代码:

服务器端发送数据
 1             //发送数据
 2 
 3             //实例化发送的信息
 4             string message="Hello Clinet,My Name Is HolyKnight_Server";
 5             //将字符串转换成字节数组
 6             byte[] sendMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(message);
 7             //发送数据
 8             int sendBytes = sk.Send(sendMsg, SocketFlags.None);
 9 
10             //关闭套接字
11             socketServer.Close();
12 
13             Console.ReadKey();

简要的解释下个别变量的作用:

message:这个很显然,我们用message定义了一个字符串,来模拟要发送的数据

sendMsg:刚上面说了,接受数据时我们会用一个字节数组来接受,然后将数据存到该数组中,同理,发送也一样,发送的数据也要求是字节数组,所以我们同样定义一个字节数组来存放要发送的数据。

sendBytes:同样一个int型的变量,来接受Socket用Send发送数据的实际长度(大小)。

 

好,这样呢,我们的服务器端就搭建好了,这时我们需要一个客户端,所以下面我们来创建客户端

同样,首先也要新建一个Socket,并绑定IP和Port,再连接到远程主机,代码如下:

客户端Socket
1             //新建一个套接字(客户端)
2             Socket socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
3             //设置与远程主机连接的网络节点
4             IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 9999);
5             //与远程主机建立连接
6             socketClient.Connect(endPoint);

 简要解释下个别变量,方法的作用:

socketClient:实例化一个客户端的Socket对象

endPoint:网络终结点,这里用了127.0.0.1这个IP地址(回环地址),端口号必须和服务器端的相同

Connect方法:已经定义好了Socket对象和网络终结点了,这里就用Connect方法来实现和远程主机建立连接了

 

同样客户端也要进行发送和接受数据,由于两个方法和服务器端端的收发数据方法一致,这里就不再重复赘述了,直接贴上代码:

发送数据:

客户端发送数据
1             //发送数据
2             string sendMsg = "Hello Server,My Name Is HolyKnight_Client";
3             byte[] sendBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(sendMsg);
4             int bytes = socketClient.Send(sendBytes, SocketFlags.None);
客户端接受数据
1             //接受数据
2             byte[] receiveMsg = new byte[1024 * 1024];
3             int receiveBytes = socketClient.Receive(receiveMsg, SocketFlags.None);
4             string Message = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(receiveMsg, 0, receiveBytes);
5             Console.WriteLine(Message);

接受数据:

客户端接受数据
1             //接受数据
2             byte[] receiveMsg = new byte[1024 * 1024];
3             int receiveBytes = socketClient.Receive(receiveMsg, SocketFlags.None);
4             string Message = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(receiveMsg, 0, receiveBytes);
5             Console.WriteLine(Message);

 

 

 这样,我们的客户端也就搭建好了,所以至此,我们的小聊天程序的客户端和服务器端都搭建完毕,可以来运行看效果了,运行时,我们必须首先运行服务器端,然后再开启客户端进行远程连接,首先开启服务器端:显示【TCP Server Is OK】并显示了IP和Port,表示服务器端服务已成功开启,图如下:

 接下来运行客户端程序,客户端已开启就会连上服务器端,并接受到服务器发送过来的数据,运行效果如图:

 

此时,服务器端也应该接受到了来自客户端的数据,查看,果然收到了数据,如图:

 

至此,一个基于TCP的Socket的简单通信就完成了,,,,下面我们要开看看,用UDP同样来实现这个效果。。。

 

 UDP

 

UDP 是User Datagram Protocol的简称, 中文名是用户数据报协议,是 一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务,与TCP不同的是,UDP是面向无连接的,它没有TCP传输前的“三次握手”的机制,是一种不可靠的传输机制。。

我们再来看看用UDP实现小聊天程序吧,,,

同TCP一样,UDP同样需要一个服务器端和一个客户端来模拟对话,我们就用两个控制台应用程序实现,首先我们来搭建服务器端,贴上代码:

UDP服务器端Socket
            //第一步 定义一个Socket
            Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
            
            //第二步 设置一个网络节点
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 8888);
            
            //将socketServer绑定到网络节点上
            socketServer.Bind(endPoint);

            //【Tcp的时候需要监听 但DUP不需要监听】
            
//socketServer.Listen(10);            

//输出一句话 提示服务已开启
            Console.WriteLine("===UDP Server Is OK===\r\n IP:" + endPoint.Address + "  Port:" + endPoint.Port);

【解释】:与TCP一样,实例化一个Socket对象,然后新建一个网络终结点,并指定IP和Port,然后将Socket对象绑定到该终结点上

【不同】:由于UDP是面向无连接的,所以在UDP中并不需要监听机制

 

 大家还记得上面TCP接受到通信时是怎样处理的么??是的,Accept方法返回了一个新的Socket对象,之后由该对象进行通信,那UDP呢?先看代码吧。。

新网络地址
1            //定义要发送的计算机的地址 端口为0的时候表示系统分配端口
2             IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
3             //建立一个网络地址
4             EndPoint Remote = (EndPoint)sender;

 原来在UDP中,我们首先会实例化一个新的网络地址(该地址的IP为任意IP,端口号为0,表示由系统分配端口),在收发数据时,将该网络地址引用到主机的网络地址上,之后我们就可以通过这个网络地址来收发数据了

接下来开始收发数据,首先接受数据的代码:

UDP接受数据
1            //第三步 通过套接字收发报文
2             byte[] data=new byte[1024*1024];
3             //接受数据报文到缓冲区 并存储终结点
4             int receive = socketServer.ReceiveFrom(data,ref Remote);
5             //打印到控制台
6             Console.WriteLine("Message Received From {0}", Remote.ToString());
7             Console.WriteLine(System.Text.Encoding.UTF8.GetString(data, 0, receive));

【解释】:同样,我们在接受数据的时候要将数据存放到一个字节数组中,所以我们仍然会定义一个字节数组data

【不同】:1).我们除了存放接收到的数据,我们还要将远程主机的通信节点信息存储下来,注意参数类型ref ,为引用类型,也就是将该类型用指针指向了主机节点类型的地址。

                2).接受数据的方法,TCP中为Receive方法,UDP中为ReceiveFrom方法

 

接下来看看发送数据的代码,如下:

UDP发送数据
1             //要发送的数据
2             string sendMsg = "Hello Client,My Name is HolyKnight_UdpServer";
3             //将数据转换成字节数组
4             data = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(sendMsg);
5             //将数据发送到指定的网络地址
6             socketServer.SendTo(data, SocketFlags.None, Remote);

【解释】:我们发送数据时,定义了一个字符串作为模拟发送数据,当然,它发送数据也是要求为字节数组,同样的我们做了转换

【不同】:1).在TCP中我们发送数据,直接将字节数组作为参数发送就可以了,但在UDP中,我们多了一个参数,就是我们之前指定的新的终结点,由于在前面的接收数据代码中,我们已经用

该参数保存了远程主机通信节点的信息了,所以我们在这里发送数据的时候,直接将数据发送到该网络节点就可以了

                2).TCP中的发送方法为Send,而在UDP中为SendTo。

 

同时我们还实现循环收发数据,思路很简单,就是把收发数据放在了一个死循环中,代码如下:

循环收发数据
 1             int count = 0;
 2             try
 3             {
 4                 //循环收发数据
 5                 while (true)
 6                 {
 7                     //接受数据
 8                     data = new byte[1024 * 1024];
 9                     //从端点接受数据
10                     receive = socketServer.ReceiveFrom(data, ref Remote);
11                     //打印到控制台
12                     Console.WriteLine("The Client Say:" + System.Text.Encoding.UTF8.GetString(data, 0, receive));
13                     count++;
14 
15                     //发送数据
16                     string reply = "这是服务器的第" + count.ToString() + "次回复";
17                     //数据转换
18                     data = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(reply);
19                     //发送数据到指定端点
20                     socketServer.SendTo(data, Remote);
21                 }
22             }
23             finally
24             {
25                 //关闭套接字
26                 socketServer.Close();
27             }

 好,,这样我们UDP的服务器端也搭建完成了,,接下来同理,搭建客户端。。

实现原理和服务器端一样,所以就不解释了,直接上代码吧:

UDP客户端
 1            //第一步 建立一个Socket
 2             Socket socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
 3 
 4             //第二步 通过套接字收发报文
 5             Console.WriteLine("按任意键 开始向服务器发送数据");
 6             Console.ReadKey();
 7 
 8             byte[] data = new byte[1024 * 1024];
 9             string input, stringData;
10 
11             IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 8888);
12             data = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello Server,My Name Is HolyKnight_UdpClient");
13 
14             //将数据发送到服务器的终结点
15             socketClient.SendTo(data, endPoint);
16 
17             //定义一个发送终结点,没有具体的IP和Port
18             IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
19 
20             //定义一个网络地址
21             EndPoint Remote = (EndPoint)sender;
22 
23             //重新实例化一个字节数组 用于存放接受到的数据
24             data = new byte[1024 * 1024];
25             //接受数据 将数据保存到data数据 将远程主机的节点保存到Remote终端中【注意ref引用】
26             int receive = socketClient.ReceiveFrom(data,ref Remote);
27 
28             Console.WriteLine("Message Receive From {0}", Remote.ToString());
29             Console.WriteLine(Encoding.UTF8.GetString(data, 0, receive));
30 
31             //循环收发数据
32             while (true)
33             {
34                 //从键盘读取数据
35                 input = Console.ReadLine();
36                 if (input == "exit")
37                 {
38                     break;
39                 }
40                 //同样的发送数据到Remote节点
41                 socketClient.SendTo(Encoding.UTF8.GetBytes(input),Remote);
42                 data = new byte[1024 * 1024];
43 
44                 //同样的接受数据 并再次更新存储终结点
45                 receive = socketClient.ReceiveFrom(data,ref Remote);
46                 stringData = Encoding.UTF8.GetString(data, 0, receive);
47 
48                 Console.WriteLine("服务器说:" + stringData);
49             }
50 
51             //关闭套接字
52             Console.WriteLine("Stopping Client");
53             socketClient.Close();
54             Console.ReadKey();
55         }


好了,,这样服务器端和客户端都搭建完毕,接下来就是看看运行效果了,直接上图

首先开启服务器端:

我们看到【UDP Server Is Ok】和IP,Port,证明此时UDP服务器端已成功开启了,,,

接下来开启客户端:


客户端开启成功,提示按任意键开始发送数据。。

接下来我们在客户端连续给服务器发送三条消息

客户端:

服务器端:


接下来我们在客户端输入“exit”请求停止通信,效果:

 输入"exit“ 之后,客户端就提示 "Stopping Client”,这样就停止通信了,,,

 

哈哈,,就这样,通过TCP和UDP实现通信聊天程序就完成了,,当然这个是最基础的通信例子,,在下一篇博客中将用窗体程序和多线程来实现聊天程序,尽请关注,,,,

 

这里附上小Demo的源代码:

/Files/holyknight-zld/SocketDemo/SocketDemo.rar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

posted @ 2012-07-17 12:52  HolyKnight  阅读(...)  评论(...编辑  收藏