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计网实验(三)：基本Winsock编程_了解winsock编程原理; 2、熟悉windows网络编程接口;流程图

作者：不正经 | 2024-02-26 21:00:56

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了解winsock编程原理; 2、熟悉windows网络编程接口;流程图

git地址：https://github.com/MyUsernameIsJX/WinSock

目录

1. 实验目的及环境

2. 实验要求

3. 实验内容及结果

4. 实验中遇到的问题以及解决方法

5. 实验总结

1. 实验目的及环境

1、了解Winsock编程原理；

2、熟悉Windows网络编程接口；

Visual C或 C、VB等。

2. 实验要求

编写一个C/S通讯程序。

具体要求：

  1. 使用WINSOCK 通讯：WINSOCK是Windows Sockets API的简称，已经成为Windows广泛应用的、开放的、支持多种协议、事实上的网络编程接口标准。
  2. 客户方程序与服务方程序位于两台不同的机器上，在客户方通过指定服务方的IP地址和端口号来通讯；
  3. 服务器程序，始终处于监听状态，具有连续接收客户发送的信息的能力（发送的信息任意）。
  4. 至少要保证2个客户端之间可以相互通信，注意界面设计的合理性，操作的友好性

3. 实验内容及结果

实验选择的是C#脚本语言

界面设计：

Server:

Client:

代码部分：

服务器代码

全局变量定义：

  1.         //服务器端的socket
  2.         private Socket serverSocket = null;  
  3.          //服务器端线程
  4.         private Thread serverThread = null; 
  5.         //保存已连接的客户端socket
  6.         private List<Socket> clientSocketList = null;
  7.         //保存已开启的接收数据的客户端线程
  8.         private List<Thread> clientThreadList = null;
  9.         // 接受数据缓冲区
  10.         private byte[] result = new byte[1024];
  11.         // 跨线程更新UI
  12.         Action<String> AsyncUIDelegate;
  13.         // 服务器IP
  14.         private string IP = "";
  15.         // 服务器开放的端口
  16.         private int Port;
  17.         // 最大用户连接数
  18.         private int MAXCLIENTNUM = 5;
  19.         // 当前用户连接数
  20.         private int iClientNum = 0;

初始化控件：

  1.             // 将本机所有可用ip加入下拉框内
  2.             String[] ipAddress = getLocalAddress();
  3.             for(int i = 0;i<ipAddress.Length;i++)
  4.             {
  5.                 if(ipAddress[i].IndexOf(".") == 3)
  6.                 {
  7.                     cboIP.Items.Add(ipAddress[i]);
  8.                 }
  9.                 
  10.             }
  11.             // 初始化文本显示
  12.             tbMonitor.ReadOnly = true;
  13.             tbSend.ReadOnly = false;
  14.  
  15.             // 初始化按钮状态
  16.             btnStart.Enabled = true;
  17.             btnStop.Enabled = false;
  18.  
  19.             // 初始化ip和port
  20.             cboIP.SelectedIndex = 1;
  21.             tbPort.Text = "8888";
  22.  
  23.             // 子线程更新UI
  24.             AsyncUIDelegate = delegate (string message)
  25.             {
  26.                 addMonitorMessage(message);
  27.             };
  28.             addMonitorMessage("聊天系统初始化完成.");

addMonitorMessage()：

  1.         //向聊天框添加信息
  2.         private void addMonitorMessage(String message)
  3.         {
  4.             if("".Equals(tbMonitor.Text))
  5.             {
  6.                 tbMonitor.Text = message + "\r\n";
  7.             }
  8.             else
  9.             {
  10.                 tbMonitor.Text += message + "\r\n";
  11.             }
  12.             return;
  13.         }

getLocakAddress()：

  1.         // 获得本机所有ip地址
  2.         private String[] getLocalAddress()
  3.         {
  4.             // 获得主机名
  5.             String hostName = Dns.GetHostName();
  6.  
  7.             // 根据主机名查找ip
  8.             IPHostEntry iPHostEntry = Dns.GetHostEntry(hostName);
  9.             String[] result = new String[iPHostEntry.AddressList.Length];
  10.             int i = 0;
  11.             foreach (IPAddress iPAddress in iPHostEntry.AddressList)
  12.             {
  13.                 result[i] = iPHostEntry.AddressList[i].ToString();
  14.                 i++;
  15.             }
  16.             return result;
  17.  
  18.         }

创建服务器：

  1. 	    // 启动服务器
  2.         private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
  3.         {
  4.             addMonitorMessage("正在开启服务器......");
  5.             startServer();
  6.             btnStart.Enabled = false;
  7.             btnStop.Enabled = true;
  8.         }
  9.         private void startServer()
  10.         {
  11.             // 初始化客户端socket管理列表
  12.             clientSocketList = new List<Socket>();
  13.             // 初始化客户端线程管理列表
  14.             clientThreadList = new List<Thread>();
  15.             IP = cboIP.SelectedItem.ToString();
  16.             Port = Int32.Parse(tbPort.Text.ToString());
  17.             IPAddress iPAddress = IPAddress.Parse(IP);
  18.             serverSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
  19.             IPEndPoint pEndPoint = new IPEndPoint(iPAddress, Port);
  20.             serverSocket.Bind(pEndPoint);  
  21.             serverSocket.Listen(10);
  22.             serverThread = new Thread(LitenerClientConnect);
  23.             serverThread.Start();
  24.             tbMonitor.Invoke(AsyncUIDelegate, "服务器启动成功！");
  25.         }

监听客户端的连接：

  1.         // 监听客户端的链接
  2.         private void LitenerClientConnect()
  3.          {
  4.             while(true)
  5.             {
  6.                 Socket clientSocket = serverSocket.Accept();
  7.                 // 将接受到的客户端socket添加到clientSocketList中
  8.                 clientSocketList.Add(clientSocket);
  9.                 // 获取客户端的IP和端口号
  10.                 IPEndPoint clientIpEndPoint = clientSocket.RemoteEndPoint as IPEndPoint;
  11.                 IPAddress clientIP = clientIpEndPoint.Address;
  12.                 int clientPort = clientIpEndPoint.Port; 
  13.                 tbMonitor.Invoke(AsyncUIDelegate, "IP:" + clientIP.ToString()+"\t
  14.                         端口:" + clientPort.ToString() +"\t已成功连接到服务器.");
  15.                 // 向客户端发送信息
  16.                 // 使用UTF8编码
  17.                 clientSocket.Send(Encoding.UTF8.GetBytes("\t连接成功!\t本机IP:" + 
  18.                         clientIP.ToString() + "\t\t端口:" + clientPort.ToString()));
  19.                 Thread receiverMessage = new Thread(receiverData);
  20.                 clientThreadList.Add(receiverMessage);
  21.                 receiverMessage.Start(clientSocket);
  22.                 iClientNum++;
  23.             }
  24.         }

接受客户端的消息：

  1.          // 接受客户端的消息
  2.         private void receiverData(Object clientSocket)
  3.         {
  4.             Socket myClientSocket = (Socket)clientSocket; 
  5.             while(true)
  6.             {
  7.                 try // 防止服务器端接受消息堵塞
  8.                 {
  9.                     int receiverNum = myClientSocket.Receive(result);
  10.                     string message = Encoding.ASCII.GetString(result, 0, receiverNum);
  11.                     // 判断收到EXIT，如果是空则是客户端断开连接
  12.                     if ("EXIT".Equals(message))
  13.                     {
  14.                         clientSocketList.Remove(myClientSocket);
  15.                         iClientNum--;
  16.                         IPEndPoint clientIpEndPoint = 
  17.                                myClientSocket.RemoteEndPoint as IPEndPoint;
  18.                         IPAddress clientIP = clientIpEndPoint.Address;
  19.                         int clientPort = clientIpEndPoint.Port;
  20.                         tbMonitor.Invoke(AsyncUIDelegate, "IP:" + clientIP.ToString() + 
  21.                                "\t端口:" + clientPort.ToString() +"\t已断开连接."); 
  22.                         break;
  23.                     }
  24.                     else
  25.                     {
  26.                         for (int i = 0; i < clientSocketList.Count; i++)
  27.                         {
  28.                             clientSocketList[i].Send(Encoding.UTF8.GetBytes(message));
  29.                         }
  30.                         tbMonitor.Invoke(AsyncUIDelegate, message);
  31.                     }
  32.                 }
  33.                 catch(Exception)
  34.                 {
  35.                     myClientSocket.Close();
  36.                     break;
  37.                 }
  38.             }
  39.         }

关闭服务器

  1.         private void btnStop_Click(object sender, EventArgs e)
  2.         {
  3.             addMonitorMessage("正在关闭服务器......");
  4.             stopServer();
  5.             btnStart.Enabled = true;
  6.             btnStop.Enabled = false;
  7.         } 
  8.         // 关闭服务器
  9.         private void stopServer()
  10.         {
  11.             serverSocket.Close();
  12.             serverThread.Abort();
  13.             for (int i = 0; i < clientSocketList.Count; i++)
  14.             {
  15. // 先检查连接到的客户端是否仍在连接，然后断开正在连接的客户端
  16.                 if(clientSocketList[i].Connected == true)
  17.                 {
  18.                     clientSocketList[i].Disconnect(true);
  19.                 }
  20.                 clientSocketList.Remove(clientSocketList[i]);
  21.             }
  22. 			// 关闭所有客户端线程
  23.             for (int i = 0; i < clientThreadList.Count; i++)
  24.             {
  25.                 clientThreadList[i].Abort();
  26.             }
  27.             tbMonitor.Invoke(AsyncUIDelegate, "服务器关闭！");
  28.             btnStart.Enabled = true;
  29.             btnStop.Enabled = false;
  30.         }

获取GUI中的IP和Port

  1.         private void tbPort_TextChanged(object sender, EventArgs e)
  2.         {
  3.             Port = Int32.Parse(tbPort.Text.ToString());
  4.         }
  5.         private void cboIP_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e)
  6.         {
  7.             IP = cboIP.SelectedItem.ToString();
  8.         }

添加新的客户端form：

  1.         private void btnAddClient_Click(object sender, EventArgs e)
  2.         {
  3.             if (iClientNum == MAXCLIENTNUM)
  4.             {
  5.                 MessageBox.Show("用户数已达最大值，无法创建新的客户机！");
  6.                 return;
  7.             }
  8.             Form clientForm = new Form2();
  9.             clientForm.Show();
  10.         }

客户端代码

所有全局变量以及含义:

  1.         // 客户端接收服务器消息线程
  2.         private Thread threadClient = null;
  3.         // 服务器socket
  4.         private Socket socketClient = null;
  5.         // 客户名字
  6.         private String clientName = "";
  7.         // 客户端端口
  8.         private int clientPort;
  9.         // 客户端IP
  10.         private IPAddress clientIP = null;
  11.         // 客户端IPEndPoint
  12.         private IPEndPoint clientIpEndPoint = null;
  13.         // 消息缓存区
  14.         byte[] recvBuffer = null;

初始化控件：

  1.         private void initView()
  2.         {
  3.             btnConnectToServer.Enabled = true;
  4.             btnExit.Enabled = false;
  5.             tbMonitor.ReadOnly = true;
  6.             tbIP.ForeColor = Color.Red;
  7.             tbPort.ForeColor = Color.Red;
  8.             tbName.ForeColor = Color.Red;
  9.         }

连接服务器：

  1.         // 连接服务器
  2.         private void btnConnectToServer_Click(object sender, EventArgs e)
  3.         {
  4.             try // 防止输入的信息出现错误  eg：port中含有字母
  5.             {
  6.                 clientIP = IPAddress.Parse(tbIP.Text.ToString().Trim());
  7.                 clientPort = Int32.Parse(tbPort.Text.ToString().Trim());
  8.                 clientName = tbName.Text.ToString().Trim();
  9.             }
  10.             catch(Exception)
  11.             {
  12.                 MessageBox.Show("输入信息不合法，请重新输入！");
  13.                 return;
  14.             }
  15.             btnConnectToServer.Enabled = false;
  16.             btnExit.Enabled = true;
  17.             clientIpEndPoint = new IPEndPoint(clientIP, clientPort);
  18.             socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
  19.             tbIP.ReadOnly = true;   
  20.             tbPort.ReadOnly = true; 
  21.             tbName.ReadOnly = true; 
  22.             try
  23.             {
  24.                 socketClient.Connect(clientIpEndPoint);
  25.             }
  26.             catch
  27.             {
  28.                 MessageBox.Show("连接失败\r\n");
  29.                 btnConnectToServer.Enabled = true;
  30.                 btnExit.Enabled = false;
  31.                 return;
  32.             }
  33.             threadClient = new Thread(recvMsg);
  34.             threadClient.Start();
  35.         }

接受服务器发来的消息：

  1.         // 接受服务器端发来的消息
  2.         private void recvMsg()
  3.         {
  4.             while(true)
  5.             {
  6.                 try  // 
  7.                 {
  8.                     // 临时存储接收到的信息  1kb
  9.                     recvBuffer = new byte[1024];
  10.                     //将客户端套接字接收到的数据存入内存缓冲区，并获取长度
  11.                     int length = socketClient.Receive(recvBuffer);
  12.                     string strRecvMsg = Encoding.UTF8.GetString(recvBuffer, 0, length);
  13.                     addMonitorMessage(strRecvMsg);
  14.                 }
  15.                 catch
  16.                 {
  17.                     addMonitorMessage("远程服务器已经中断连接\r\n");
  18.                     btnConnectToServer.Enabled = true;
  19.                     break;
  20.                 }
  21.             }
  22.         }

客户端发送消息：

  1.         private void btnCSend_Click(object sender, EventArgs e)
  2.         {
  3.             try
  4.             {
  5.                 string strMsg = tbSendMsg.Text.ToString().Trim();
  6.                 if("".Equals(strMsg))
  7.                 {
  8.                     MessageBox.Show("消息不能为空！");
  9.                     return;
  10.                 }
  11.                 if(btnConnectToServer.Enabled == true)
  12.                 {
  13.                     MessageBox.Show("请先连接到服务器，再发送消息");
  14.                     return;
  15.                 }
  16.                 tbSendMsg.Text = "";
  17.                 strMsg = "[" + clientName + "]:" + strMsg;
  18.                 socketClient.Send(Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg));
  19.             }
  20.             catch
  21.             {
  22.                 MessageBox.Show("消息发送失败，请检查是否连接到服务器");
  23.                 return;
  24.             }
  25.         }

断开连接：

  1.         private void btnExit_Click(object sender, EventArgs e)
  2.         {
  3.             try
  4.             {
  5.                 // 通知服务器即将断开连接
  6.                 socketClient.Send(Encoding.UTF8.GetBytes("EXIT"));
  7.  
  8.                 socketClient.Dispose();
  9.                 socketClient.Close();
  10.                 btnExit.Enabled = false;
  11.                 btnConnectToServer.Enabled = true;
  12.                 tbName.ReadOnly = false;
  13.             }
  14.             catch
  15.             {
  16.                 MessageBox.Show("客户机关闭失败！");
  17.                 return;
  18.             }
  19.         }

     实验结果

服务器的初始化和启动：

添加客户以及连接服务器：

服务器发送消息：

客户端发送消息：

关闭客户端：

关闭服务器：

4. 实验中遇到的问题以及解决方法

问题：

多线程程序中，新创建的线程不能访问UI线程创建的窗口控件，访问窗口的控件时无法对其控制。

解决方法：

将窗口构造函数中的CheckForIllegalCrossThreadCalls设置为false；然后就能安全的访问窗体控件。

System.Windows.Forms.Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;

问题：

服务器创建时输入的ip可能不是本机的ip

解决方法：

       将ip输入框改为下拉框，内容是本机所有可用ipv4的ip

问题：

传送消息之后，收到的中文显示乱码

解决方法：

       发送消息时使用UTF8编码

clientSocketList[i].Send(Encoding.UTF8.GetBytes(message));

5. 实验总结

在调试的过程中，巩固提高了针对问题、错误的分析能力和逻辑思维能力。

学会了网络编程的一些基本知识。

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