利用TCP和UDP協議，實現基於Socket的小聊天程序(初級版)

本文轉載自查看原文 2012-07-17 12:52 30974 C#

TCP

TCP (Transmission Control Protocol)屬於傳輸層協議。其中TCP提供IP環境下的數據可靠傳輸，它提供的服務包括數據流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復用。通過面向連接、端到端和可靠的數據包發送。通俗說，TCP支持的應用協議主要有：Telnet、FTP、SMTP等

TCP是面向對象的連接，是安全可靠的，是基於連接的協議，也就是說，在正式收發數據前，必須和對方建立可靠的連接。一個TCP連接必須要經過三次“對話”才能建立起來，其中的過程非常復雜，我們這里只做簡單、形象的介紹，你只要做到能夠理解這個過程即可。我們來看看這三次對話的簡單過程：主機A向主機B發出連接請求數據包：“我想給你發數據，可以嗎？”，這是第一次對話；主機B向主機A發送同意連接和要求同步（同步就是兩台主機一個在發送，一個在接收，協調工作）的數據包：“可以，你什么時候發？”，這是第二次對話；主機A再發出一個數據包確認主機B的要求同步：“我現在就發，你接着吧！”，這是第三次對話。三次“對話”的目的是使數據包的發送和接收同步，經過三次“對話”之后，主機A才向主機B正式發送數據。

首先我們來看看用TCP實現聊天程序吧

實現聊天程序我們需要一個服務端一個客戶端來模擬實現，我們首先來建立服務器端，直接貼代碼，如下：

建立Socket並綁定IP和端口

1             // 首先建立一個套接字(服務器端)
2             Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
3              // 將套接字綁定到本地的IP和端口
4             IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 9999);
5              // 綁定套接字
6             socketServer.Bind(endPoint);
7              // 輸出語句服務已經啟動
8             Console.WriteLine( " =====TCP Server Is OK======\r\n ===IP: " + endPoint.Address + "   Port: " + endPoint.Port+ " === ");
9              // 開始監聽
10             socketServer.Listen( 10);
11              //接受消息並返回的新的套接字對象
12             Socket sk = socketServer.Accept();

簡要介紹下個別變量，方法的作用:

socketServer：實例化一個服務端的Socket實例

endPoint：網絡終結點，定義了IP和Port

Bind方法：用於將Socket實例綁定到該網絡終結點上

Listen方法：監聽端口，參數為監聽序列的長度

Accept方法：接受通信，返回一個新的Socket對象，然后之后的通信就交由該新的對象來進行，socketServer就相當於公司的前台，只負責接待，具體的事務是通過它交由其他人來執行(個人理解)

然后是服務器端接受數據的代碼，如下：

服務器端接受數據

1              // 接受數據
2
3              // 新建一個字節數組
4              byte[] recveMsg= new byte[ 1024* 1024];
5              // 使用receive方法接受發送到服務器端的數據
6              int bytes = sk.Receive(recveMsg,SocketFlags.None);
7              // 將數據進行編碼
8              string receive = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(recveMsg, 0, bytes);
9              // 將信息打印到控制台
10             Console.WriteLine(receive);

簡要解釋下個別變量的作用：

recveMsg：這是一個字節數組，因為在接受數據時，我們需要將接收到的數據存放到字節數組中，所以我們要首先定義一個字節數組，這里我給了它1024*1024的大小

bytes：這是一個int型變量，作用就是用來接收Socket用Receive接受到數據的實際長度，但為什么我們需要這個變量呢，因為在后一行代碼中，我們需要將字節數組轉換為字符串來進行輸出，如果沒有這個變量來定義大小，我們每次都會把1024*1024的字節長度轉換成字符串，所以往往有時候接收到的長度沒有1024*1024大小，

因此會造成無用的轉換。

然后就是發送數據，貼上代碼：

服務器端發送數據

1              // 發送數據
2
3              // 實例化發送的信息
4              string message= " Hello Clinet,My Name Is HolyKnight_Server ";
5              // 將字符串轉換成字節數組
6              byte[] sendMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(message);
7              // 發送數據
8              int sendBytes = sk.Send(sendMsg, SocketFlags.None);
9
10              // 關閉套接字
11             socketServer.Close();
12
13             Console.ReadKey();

簡要的解釋下個別變量的作用：

message：這個很顯然，我們用message定義了一個字符串，來模擬要發送的數據

sendMsg：剛上面說了，接受數據時我們會用一個字節數組來接受，然后將數據存到該數組中，同理，發送也一樣，發送的數據也要求是字節數組，所以我們同樣定義一個字節數組來存放要發送的數據。

sendBytes：同樣一個int型的變量，來接受Socket用Send發送數據的實際長度(大小)。

好，這樣呢，我們的服務器端就搭建好了，這時我們需要一個客戶端，所以下面我們來創建客戶端

同樣，首先也要新建一個Socket，並綁定IP和Port，再連接到遠程主機，代碼如下：

客戶端Socket

1              // 新建一個套接字(客戶端)
2             Socket socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
3              // 設置與遠程主機連接的網絡節點
4             IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse( " 127.0.0.1 "), 9999);
5              // 與遠程主機建立連接
6             socketClient.Connect(endPoint);

簡要解釋下個別變量，方法的作用：

socketClient：實例化一個客戶端的Socket對象

endPoint：網絡終結點，這里用了127.0.0.1這個IP地址(回環地址)，端口號必須和服務器端的相同

Connect方法：已經定義好了Socket對象和網絡終結點了，這里就用Connect方法來實現和遠程主機建立連接了

同樣客戶端也要進行發送和接受數據，由於兩個方法和服務器端端的收發數據方法一致，這里就不再重復贅述了，直接貼上代碼：

發送數據：

客戶端發送數據

1              // 發送數據
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);

客戶端接受數據

1              // 接受數據
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);

接受數據：

客戶端接受數據

這樣，我們的客戶端也就搭建好了，所以至此，我們的小聊天程序的客戶端和服務器端都搭建完畢，可以來運行看效果了，運行時，我們必須首先運行服務器端，然后再開啟客戶端進行遠程連接，首先開啟服務器端：顯示【TCP Server Is OK】並顯示了IP和Port，表示服務器端服務已成功開啟，圖如下：

接下來運行客戶端程序，客戶端已開啟就會連上服務器端，並接受到服務器發送過來的數據，運行效果如圖：

此時，服務器端也應該接受到了來自客戶端的數據，查看，果然收到了數據，如圖：

至此，一個基於TCP的Socket的簡單通信就完成了，，，，下面我們要開看看，用UDP同樣來實現這個效果。。。

UDP

UDP 是User Datagram Protocol的簡稱，中文名是用戶數據報協議，是一種無連接的傳輸層協議，提供面向事務的簡單不可靠信息傳送服務，與TCP不同的是，UDP是面向無連接的，它沒有TCP傳輸前的“三次握手”的機制，是一種不可靠的傳輸機制。。

我們再來看看用UDP實現小聊天程序吧，，，

同TCP一樣，UDP同樣需要一個服務器端和一個客戶端來模擬對話，我們就用兩個控制台應用程序實現，首先我們來搭建服務器端，貼上代碼：

UDP服務器端Socket

             // 第一步定義一個Socket
            Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);

             // 第二步設置一個網絡節點
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 8888);

             // 將socketServer綁定到網絡節點上
            socketServer.Bind(endPoint);

             // 【Tcp的時候需要監聽但DUP不需要監聽】
             // socketServer.Listen(10);

// 輸出一句話提示服務已開啟
            Console.WriteLine( " ===UDP Server Is OK===\r\n IP: " + endPoint.Address + "   Port: " + endPoint.Port);

【解釋】：與TCP一樣，實例化一個Socket對象，然后新建一個網絡終結點，並指定IP和Port，然后將Socket對象綁定到該終結點上

【不同】：由於UDP是面向無連接的，所以在UDP中並不需要監聽機制

大家還記得上面TCP接受到通信時是怎樣處理的么？？是的，Accept方法返回了一個新的Socket對象，之后由該對象進行通信，那UDP呢？先看代碼吧。。

新網絡地址

1             // 定義要發送的計算機的地址端口為0的時候表示系統分配端口
2             IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
3              // 建立一個網絡地址
4             EndPoint Remote = (EndPoint)sender;

原來在UDP中，我們首先會實例化一個新的網絡地址(該地址的IP為任意IP，端口號為0，表示由系統分配端口)，在收發數據時，將該網絡地址引用到主機的網絡地址上，之后我們就可以通過這個網絡地址來收發數據了

接下來開始收發數據，首先接受數據的代碼：

UDP接受數據

1             // 第三步通過套接字收發報文
2              byte[] data= new byte[ 1024* 1024];
3              // 接受數據報文到緩沖區並存儲終結點
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));

【解釋】：同樣，我們在接受數據的時候要將數據存放到一個字節數組中，所以我們仍然會定義一個字節數組data

【不同】：1).我們除了存放接收到的數據，我們還要將遠程主機的通信節點信息存儲下來，注意參數類型ref ，為引用類型，也就是將該類型用指針指向了主機節點類型的地址。

2).接受數據的方法，TCP中為Receive方法，UDP中為ReceiveFrom方法

接下來看看發送數據的代碼,如下:

UDP發送數據

1              // 要發送的數據
2              string sendMsg = " Hello Client,My Name is HolyKnight_UdpServer ";
3              // 將數據轉換成字節數組
4             data = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(sendMsg);
5              // 將數據發送到指定的網絡地址
6             socketServer.SendTo(data, SocketFlags.None, Remote);

【解釋】：我們發送數據時，定義了一個字符串作為模擬發送數據，當然，它發送數據也是要求為字節數組，同樣的我們做了轉換

【不同】：1).在TCP中我們發送數據，直接將字節數組作為參數發送就可以了，但在UDP中，我們多了一個參數，就是我們之前指定的新的終結點，由於在前面的接收數據代碼中，我們已經用

該參數保存了遠程主機通信節點的信息了，所以我們在這里發送數據的時候，直接將數據發送到該網絡節點就可以了

2).TCP中的發送方法為Send，而在UDP中為SendTo。

同時我們還實現循環收發數據，思路很簡單，就是把收發數據放在了一個死循環中，代碼如下：

循環收發數據

1              int count = 0;
2              try
3             {
4                  // 循環收發數據
5                  while ( true)
6                 {
7                      // 接受數據
8                     data = new byte[ 1024 * 1024];
9                      // 從端點接受數據
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                      // 發送數據
16                      string reply = " 這是服務器的第 " + count.ToString() + " 次回復 ";
17                      // 數據轉換
18                     data = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(reply);
19                      // 發送數據到指定端點
20                     socketServer.SendTo(data, Remote);
21                 }
22             }
23              finally
24             {
25                  // 關閉套接字
26                 socketServer.Close();
27             }

好，，這樣我們UDP的服務器端也搭建完成了，，接下來同理，搭建客戶端。。

實現原理和服務器端一樣，所以就不解釋了，直接上代碼吧：

UDP客戶端

1             // 第一步建立一個Socket
2             Socket socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
3
4              // 第二步通過套接字收發報文
5             Console.WriteLine( " 按任意鍵開始向服務器發送數據 ");
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              // 將數據發送到服務器的終結點
15             socketClient.SendTo(data, endPoint);
16
17              // 定義一個發送終結點，沒有具體的IP和Port
18             IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
19
20              // 定義一個網絡地址
21             EndPoint Remote = (EndPoint)sender;
22
23              // 重新實例化一個字節數組用於存放接受到的數據
24             data = new byte[ 1024 * 1024];
25              // 接受數據將數據保存到data數據將遠程主機的節點保存到Remote終端中【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              // 循環收發數據
32              while ( true)
33             {
34                  // 從鍵盤讀取數據
35                 input = Console.ReadLine();
36                  if (input == " exit ")
37                 {
38                      break;
39                 }
40                  // 同樣的發送數據到Remote節點
41                 socketClient.SendTo(Encoding.UTF8.GetBytes(input),Remote);
42                 data = new byte[ 1024 * 1024];
43
44                  // 同樣的接受數據並再次更新存儲終結點
45                 receive = socketClient.ReceiveFrom(data, ref Remote);
46                 stringData = Encoding.UTF8.GetString(data, 0, receive);
47
48                 Console.WriteLine( " 服務器說： " + stringData);
49             }
50
51              // 關閉套接字
52             Console.WriteLine( " Stopping Client ");
53             socketClient.Close();
54             Console.ReadKey();
55         }

好了，，這樣服務器端和客戶端都搭建完畢，接下來就是看看運行效果了，直接上圖

首先開啟服務器端：