TCP/IP协议与SOCKET

什么是网络协议？

计算机网络中，各个实体之间的数据交换必须遵守事先约定好的规则，这些规则就称为协议。

网络协议的组成要素有：

1.语法，数据与控制信息的结构或格式
2.语义：需要发出何种控制信息，完成哪些动作以及做出何种响应
3.时序：事件实现顺序的详细说明

在一个网络协议中，通信的实体的相同层次的结构必须执行相同的协议，这是协议的对等性原则。

TCP/IP体系结构与SOCKET

关于TCP/IP体系结构的详细内容本文不做论述，如果你没有这方面的知识想要快速理解这个东西，可以把网络通信类比成两个人之间写信。你的信件就是通信过程中要传递的消息或者数据，而网络协议对你的“信件”进行了包装，比如给你贴了邮票、包了信封、投进了邮箱，然后你的“信件”就能通过邮局送到收信人那里。

SOCKET（套接字）是TCP/IP网络操作系统为网络程序开发提供的典型网络编程界面，进程通过SOCKET发送消息和接收消息。你可以把SOCKET看作一道“门”，发送消息的进程从“门”把消息推出去；消息被推出之后利用下层的通信设施传递到接收进程所在的“门”；然后接收进程再从“门”把消息拉进去。套接字SOCKET又分为数据报套接字和流式套接字，分别使用UDP协议和TCP协议。

SOCKET编程

我们尝试编写一个单播聊天室，这个聊天室可以让多个客户端与服务器端进行连接，而单播的意思是各个客户端只能与服务端进行单独通信，不同客户端之间无法通信。为了实现这个目标我们还需要用到多线程。整体实现思路如下图：

话不多说，上代码。

Server端

#include "stdafx.h"
#include
#include
#include
#pragma comment (lib, "ws2_32.lib")
using namespace std;
const int PORT = 8000;
#define IP "127.0.0.1"
#define MaxClient 10//最多能接受同时在线的客户端数量，可以随意修改
#define MaxBufSize 1024
int num =0;//客户端数量计数器
#define _CRT_SECURE_NO_WARINGS

//服务线程
DWORD WINAPI SeverThread(LPVOID lpParameter)
{
    //新建一个SOCKET用于通信
 SOCKET *ClientSocket = (SOCKET*)lpParameter;
 int receByt = 0;
 char RecvBuf[MaxBufSize];
 char SendBuf[MaxBufSize];
 char exitBuf[5];
 //开始接收
 while (1)
 {
  receByt = recv(*ClientSocket, RecvBuf, sizeof(RecvBuf), 0);
  if (receByt > 0)
  {
      //当客户端发来的消息是“exit”，就关闭连接
   if (strlen(RecvBuf)==4)
   {
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
     exitBuf[i] = RecvBuf[i];
    }
    int flag = strcmp(exitBuf, "exit");
    if (flag==0)//接收到exit消息
    {
     cout << "client " << *ClientSocket << " exit!" << endl;
     num--;
     send(*ClientSocket, "Your server has been closed", sizeof(SendBuf), 0);
     closesocket(*ClientSocket);
     return 0;
    }
   }
    cout << "receive message :" << RecvBuf << " from client:" << *ClientSocket << endl;
   
  }
  else
  {
      //下面说到的客户端关闭连接是指客户端掉线了
   if (WSAGetLastError() == 10054)//检测到客户端关闭连接
   {
    cout << "client " << *ClientSocket << " exit!" << endl;
    closesocket(*ClientSocket);
    num--;
    return 0;
   }
   else//接收失败显示错误信息
   {
    cout << "failed to receive,Error:" << WSAGetLastError() << endl;
    break;
   }
   
  }
  memset(RecvBuf, 0, 1024);
  cout << "input your message to client:" << endl;
  scanf_s("%s",SendBuf,MaxBufSize);
  int k = 0;
  k = send(*ClientSocket, SendBuf, sizeof(SendBuf), 0);
  if (k < 0)
  {
   if (WSAGetLastError()==10054)//检测到客户端主动关闭连接
   {
    cout << "client " << *ClientSocket << " exit!" << endl;
    closesocket(*ClientSocket);
    num--;
    return 0;
   }
   else//发送失败显示错误信息
   cout << "failed to send, Error:" << WSAGetLastError()<
在这个服务器端，每有一个新的客户端请求建立连接，服务器都会新开一个线程为一个客户端提供服务，并在这个线程中新建立一个SOCKET用于与客户端进行通信，同时服务器也应该能够在不同阶段（接收或发送）检测客户端是否已经断开连接，以便及时释放资源。
Client端
#include "stdafx.h"
#include
#include
#include
#include
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
using namespace std;
const int PORT = 8000;
#define MaxBufSize 1024
#define _CRT_SECURE_NO_WARINGS

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
 WSADATA wsd;
 WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsd);
 SOCKET SocketClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 SOCKADDR_IN ClientAddr;
 ClientAddr.sin_family = AF_INET;
 ClientAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
 ClientAddr.sin_port = htons(PORT);
 int n = 0;
 n = connect(SocketClient, (struct sockaddr*)&ClientAddr, sizeof(ClientAddr));
 if (n == SOCKET_ERROR)
 {
  cout << "failed to connect" << endl;
  return -1;
 }
 cout << "success to connect to Server" << endl;
 
 char info[1024];//数据输入缓冲区
 char SendBuff[MaxBufSize];//发送数据缓冲区
 char RecvBuff[MaxBufSize];//接收数据缓冲区
 while (1)
 {
  cout << "input your message:" << endl;
  scanf_s("%s",&info,MaxBufSize);
  
  if (info[0] == '\0')
   break;
  strcpy(SendBuff, info);
  memset(info, 0, sizeof(info));
  int k = 0;
  k = send(SocketClient, SendBuff, sizeof(SendBuff), 0);
  memset(SendBuff, 0, sizeof(SendBuff));
  if (k < 0)
  {
   cout << WSAGetLastError() << endl;
   cout << "failed to send" << endl;
  }
  int n = 0;
  n = recv(SocketClient, RecvBuff, sizeof(RecvBuff), 0);
  if (n>0)
  {
   cout << "receive message from Server:" << RecvBuff << endl;
   memset(RecvBuff, 0, sizeof(RecvBuff));
  }
 }
 closesocket(SocketClient);
 WSACleanup();
 return 0;
}
在本例中，客户端与服务器建立连接后，必须由客户端先发送消息才能开启对话。支持中英文聊天，一次最多发送1024个字节的数据。你要建立多个客户端的话只需要再新建几个工程然后把Client的代码复制进去运行即可。或者直接多复制几个编译生成的exe程序。