面试必备之:MFC socket编程(浅出+深度:服务端和客户端端口问题)
要寫網絡程序就必須用Socket,這是程序員都知道的。而且,面試的時候,我們也會問對方會不會Socket編程?一般來說,很多人都會說,Socket編程基本就是listen,accept以及send,write等幾個基本的操作。是的,就跟常見的文件操作一樣,只要寫過就一定知道。
?對于網絡編程,我們也言必稱TCP/IP,似乎其它網絡協議已經不存在了。對于TCP/IP,我們還知道TCP和UDP,前者可以保證數據的正確和可靠性,后者則允許數據丟失。最后,我們還知道,在建立連接前,必須知道對方的IP地址和端口號。除此,普通的程序員就不會知道太多了,很多時候這些知識已經夠用了。最多,寫服務程序的時候,會使用多線程來處理并發訪問。
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我們還知道如下幾個事實:
1。一個指定的端口號不能被多個程序共用。比如,如果IIS占用了80端口,那么Apache就不能也用80端口了。
2。很多防火墻只允許特定目標端口的數據包通過。
3。服務程序在listen某個端口并accept某個連接請求后,會生成一個新的socket來對該請求進行處理。
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于是,一個困惑了我很久的問題就產生了。如果一個socket創建后并與80端口綁定后,是否就意味著該socket占用了80端口呢?如果是這樣的,那么當其accept一個請求后,生成的新的socket到底使用的是什么端口呢(我一直以為系統會默認給其分配一個空閑的端口號)?如果是一個空閑的端口,那一定不是80端口了,于是以后的TCP數據包的目標端口就不是80了--防火墻一定會組織其通過的!實際上,我們可以看到,防火墻并沒有阻止這樣的連接,而且這是最常見的連接請求和處理方式。我的不解就是,為什么防火墻沒有阻止這樣的連接?它是如何判定那條連接是因為connet80端口而生成的?是不是TCP數據包里有什么特別的標志?或者防火墻記住了什么東西?
?后來,我又仔細研讀了TCP/IP的協議棧的原理,對很多概念有了更深刻的認識。比如,在TCP和UDP同屬于傳輸層,共同架設在IP層(網絡層)之上。而IP層主要負責的是在節點之間(End to End)的數據包傳送,這里的節點是一臺網絡設備,比如計算機。因為IP層只負責把數據送到節點,而不能區分上面的不同應用,所以TCP和UDP協議在其基礎上加入了端口的信息,端口于是標識的是一個節點上的一個應用。除了增加端口信息,UPD協議基本就沒有對IP層的數據進行任何的處理了。而TCP協議還加入了更加復雜的傳輸控制,比如滑動的數據發送窗口(Slice Window),以及接收確認和重發機制,以達到數據的可靠傳送。不管應用層看到的是怎樣一個穩定的TCP數據流,下面傳送的都是一個個的IP數據包,需要由TCP協議來進行數據重組。
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所以,我有理由懷疑,防火墻并沒有足夠的信息判斷TCP數據包的更多信息,除了IP地址和端口號。而且,我們也看到,所謂的端口,是為了區分不同的應用的,以在不同的IP包來到的時候能夠正確轉發。
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TCP/IP只是一個協議棧,就像操作系統的運行機制一樣,必須要具體實現,同時還要提供對外的操作接口。就像操作系統會提供標準的編程接口,比如Win32編程接口一樣,TCP/IP也必須對外提供編程接口,這就是Socket編程接口--原來是這么回事啊!
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在Socket編程接口里,設計者提出了一個很重要的概念,那就是socket。這個socket跟文件句柄很相似,實際上在BSD系統里就是跟文件句柄一樣存放在一樣的進程句柄表里。這個socket其實是一個序號,表示其在句柄表中的位置。這一點,我們已經見過很多了,比如文件句柄,窗口句柄等等。這些句柄,其實是代表了系統中的某些特定的對象,用于在各種函數中作為參數傳入,以對特定的對象進行操作--這其實是C語言的問題,在C++語言里,這個句柄其實就是this指針,實際就是對象指針啦。
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現在我們知道,socket跟TCP/IP并沒有必然的聯系。Socket編程接口在設計的時候,就希望也能適應其他的網絡協議。所以,socket的出現只是可以更方便的使用TCP/IP協議棧而已,其對TCP/IP進行了抽象,形成了幾個最基本的函數接口。比如create,listen,accept,connect,read和write等等。
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現在我們明白,如果一個程序創建了一個socket,并讓其監聽80端口,其實是向TCP/IP協議棧聲明了其對80端口的占有。以后,所有目標是80端口的TCP數據包都會轉發給該程序(這里的程序,因為使用的是Socket編程接口,所以首先由Socket層來處理)。所謂accept函數,其實抽象的是TCP的連接建立過程。accept函數返回的新socket其實指代的是本次創建的連接,而一個連接是包括兩部分信息的,一個是源IP和源端口,另一個是宿IP和宿端口。所以,accept可以產生多個不同的socket,而這些socket里包含的宿IP和宿端口是不變的,變化的只是源IP和源端口。這樣的話,這些socket宿端口就可以都是80,而Socket層還是能根據源/宿對來準確地分辨出IP包和socket的歸屬關系,從而完成對TCP/IP協議的操作封裝!而同時,放火墻的對IP包的處理規則也是清晰明了,不存在前面設想的種種復雜的情形。
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明白socket只是對TCP/IP協議棧操作的抽象,而不是簡單的映射關系,這很重要!
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1、TCP連接
手機能夠使用聯網功能是因為手機底層實現了TCP/IP協議,可以使手機終端通過無線網絡建立TCP連接。TCP協議可以對上層網絡提供接口,使上層網絡數據的傳輸建立在“無差別”的網絡之上。
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建立起一個TCP連接需要經過“三次握手”:
第一次握手:客戶端發送syn包(syn=j)到服務器,并進入SYN_SEND狀態,等待服務器確認;
第二次握手:服務器收到syn包,必須確認客戶的SYN(ack=j+1),同時自己也發送一個SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此時服務器進入SYN_RECV狀態;
第三次握手:客戶端收到服務器的SYN+ACK包,向服務器發送確認包ACK(ack=k+1),此包發送完畢,客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態,完成三次握手。
握手過程中傳送的包里不包含數據,三次握手完畢后,客戶端與服務器才正式開始傳送數據。理想狀態下,TCP連接一旦建立,在通信雙方中的任何一方主動關閉連接之前,TCP 連接都將被一直保持下去。斷開連接時服務器和客戶端均可以主動發起斷開TCP連接的請求,斷開過程需要經過“四次握手”。
注:ACK為1表示確認號有效,為0表示報文中不包含確認信息,忽略確認號字段
SYN:TCP連接的第一個包,非常小的一種數據包。SYN 攻擊包括大量此類的包,由于這些包看上去來自實際不存在的站點,因此無法有效進行處理。
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斷開經歷的”四次握手“
當一方斷開斷開連接時,會向對方發送一個FIN包;對方在收到FIN包后,會發送一個ACK確認包,因此,通常來說雙向連接需要從每個TCP端點發送一對FIN和ACK即四次握手
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2、HTTP連接
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HTTP協議即超文本傳送協議(Hypertext Transfer Protocol ),是Web聯網的基礎,也是手機聯網常用的協議之一,HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用。
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HTTP連接最顯著的特點是客戶端發送的每次請求都需要服務器回送響應,在請求結束后,會主動釋放連接。從建立連接到關閉連接的過程稱為“一次連接”。
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1)在HTTP 1.0中,客戶端的每次請求都要求建立一次單獨的連接,在處理完本次請求后,就自動釋放連接。
2)在HTTP 1.1中則可以在一次連接中處理多個請求,并且多個請求可以重疊進行,不需要等待一個請求結束后再發送下一個請求。
由于HTTP在每次請求結束后都會主動釋放連接,因此HTTP連接是一種“短連接”,要保持客戶端程序的在線狀態,需要不斷地向服務器發起連接請求。通常的做法是即時不需要獲得任何數據,客戶端也保持每隔一段固定的時間向服務器發送一次“保持連接”的請求,服務器在收到該請求后對客戶端進行回復,表明知道客戶端“在線”。若服務器長時間無法收到客戶端的請求,則認為客戶端“下線”,若客戶端長時間無法收到服務器的回復,則認為網絡已經斷開。
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3、SOCKET原理
3.1套接字(socket)概念
套接字(socket)是通信的基石,是支持TCP/IP協議的網絡通信的基本操作單元。它是網絡通信過程中端點的抽象表示,包含進行網絡通信必須的五種信息:連接使用的協議,本地主機的IP地址,本地進程的協議端口,遠地主機的IP地址,遠地進程的協議端口。
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應用層通過傳輸層進行數據通信時,TCP會遇到同時為多個應用程序進程提供并發服務的問題。多個TCP連接或多個應用程序進程可能需要通過同一個 TCP協議端口傳輸數據。為了區別不同的應用程序進程和連接,許多計算機操作系統為應用程序與TCP/IP協議交互提供了套接字(Socket)接口。應用層可以和傳輸層通過Socket接口,區分來自不同應用程序進程或網絡連接的通信,實現數據傳輸的并發服務
轉自:http://www.cnblogs.com/riacool/archive/2010/12/14/1905404.html 1、服務端 void CADlg::OnButton1() { CSocket jin,she;jin.Create(6666);jin.Listen(5);jin.Accept(she); } 客戶端 void CADlg::OnButton1() {CSocket jin;jin.Create();jin.Connect("127.0.0.1",6666); } 服務端的 jin.Accept(she); 處于阻塞狀態;而客戶端jin.Connect("125.74.66.77",6666);喚醒服務端的阻塞2、#define?SERVER_MESSAGE?WM_USER+100??//服務器端消息代號 #define?CLIENT_MESSAGE?WM_USER+101??//客戶端消息代號 3、afx_msg LRESULT OnServerMessage(WPARAM wParam,LPARAM lParam)和ON_MESSAGE(SER_MESSAGE,OnServerMessage):<span style="font-size:18px">ON_MESSAGE(SER_MESSAGE,OnServerMessage) 這只是填寫消息影射表的時候,用到的一個宏,也就是使SER_MESSAGE消息,和OnServerMessage函數相關聯。</span><span style="font-size:18px">是你觸發了這個SER_MESSAGE消息,然后調用OnServerMessage(WPARAM wParam,LPARAM lParam) 處理函數。</span> 4、sock_addr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(IpAddressTemp.GetBuffer(0)); //如果在自己電腦上通信,ip必須為本機的:inet_addr("192.168.1.106");或者:設置成本地機器的回路127.0.0.1 ? 5、typedef CList<SOCKET,SOCKET&> SOCKET_ARRAY;解釋: 在C++中,上述類型定義中CList是一個模板類型名,該模板類型需要兩個占位符:SOCKET和SOCKET&,做為實例化該類的對象時使用。比如:聲明一個模板類對象的語句為CList<Socket,Socket&> ob_client;其中Socket為已經定義好了的類型名,對象ob_client實例化以后,類CList中所有定義為SOCKET和SOCKET&的地方將分別被Socket和Socket&所代替。
如下圖所示:TP-Linker 中輸入192.168.1.1,轉發規則->虛擬服務器,如果你需要在不同的無線網絡中都能使用你自己的TCP/IP編程,那么你需要將你的端口號和路由器分給你的IP號綁定起來,那么其他用戶都可以通過這個端口號和IP地址和你進行通信了。
總結
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