用Visual C#實現P2P應用程式

一．前言：

　　P2P，即英文Peer-to-Peer的縮寫，中譯為對等互聯或點對點技術。講到P2P，人們就會想起Napster，Napster讓人們認識到了P2P技術的威力，P2P技術也就通過Napster進入了大多數使用者的視野，Napster的音樂檔案交換功能是P2P的一個主要應用。P2P技術可以讓使用者可以直接連接到其他使用者的電腦，進行檔案分享權限設定與交換。同時P2P在深度搜尋、分布計算、協同工作等方面也大有用途。

　　簡單地說，P2P就是一種用於不同PC使用者之間，不經過中繼裝置直接交換資料或服務的技術，它允許 Internet使用者直接使用對方的檔案。每個人可以直接連接到其他使用者的電腦，並進行檔案的交換，而不需要串連到伺服器上再進行瀏覽與下載。因為消除了中間環節，P2P技術使得網路上的溝通變得更容易、更直接。P2P改變了Internet現在的以大網站為中心的狀態、重返"非中心化"，並把權力交還給使用者。從某種意義上講，P2P體現了Internet的本質。在網路尚未發展成為現在的Web之前，網民就是利用所謂的"布告板"等渠道彼此直接交換資訊和檔案。

　　目前Internet的儲存模式是"內容位於中心"，而P2P技術的運用將使Internet上的內容向邊緣移動。這將帶來以下改變：首先，客戶不再需要將檔案上傳到伺服器，而只需要使用P2P與其他電腦進行共用；其次，使用P2P技術的電腦不需要固定的IP地址和永久的Internet串連，這使得佔有極大比例的撥接使用者也可以享受P2P帶來的變革。

　　理解P2P技術方面的最好方法是仔細觀察並理解一個實際的P2P應用程式。C#作為微軟.Net戰略的重要棋子，對網路編程提供了很好的支援和最佳化。本文就通過一個程式，向大家介紹一下C#下的 P2P編程的方法和實現機理。本文的這個程式雖然不是很有用，但卻很直觀地給出了P2P（點對點）編程以及套介面編程的一些基本知識和概念。它是建立在 TcpListener以及TcpClient這兩個類基礎上的，除外還有相應的輸入和輸出控制。實現的原理也比較簡單，但是用到了P2P技術重返"非中心化"的基本原則。簡言之，用這個程式可以在網路中發送、接受資訊，任何一台電腦既可以作為伺服器端，又可以作為用戶端。程式共用到了四個類：一個 Listener類（用來監聽新的串連）、一個Sender類（用來發送資訊）、一個Inputhandler類（用來控制輸入）、一個 Initialize類（用來完成初始化工作）。下面，我先給大家介紹一下這四個類，最後再給出程式的具體實現方法。

　　二．基本類介紹：

　　1．Listener類：

Listener類是用來監聽新的串連。當它的一個對象被建立並開啟後，該對象就開始不斷監聽來自網路中的串連請求。一旦有了一個串連請求，該對象就設法建立串連並取得它的位元組流進而轉化成字串顯示在控制台中。當一個串連結束後，該對象就繼續進行監聽來自網路中的串連請求。

　　代碼以及注釋如下：

namespace P2PTest { 　using System; 　using System.Net.Sockets; 　using System.Threading; 　public class Listener 　{ 　　private Thread th; 　　private TcpListener tcpl; 　　public bool listenerRun = true; 　　//listenerRun為true，表示可以接受串連請求，false則為結束程式 　　public Listener()//建構函式 　　{ 　　　th = new Thread(new ThreadStart(Listen));//建立一個用於監聽的線程 　　　th.Start();//開啟新線程 　　} 　　public void Stop() 　　{ 　　　tcpl.Stop(); 　　　th.Abort();//終止線程 　　} 　　private void Listen() 　　{ 　　　try 　　　{ 　　　　tcpl = new TcpListener(5656);//在5656連接埠建立一個TcpListener對象 　　　　tcpl.Start(); 　　　　Console.WriteLine("started listening.."); 　　　　while(listenerRun)//開始監聽 　　　　{ 　　　　　Socket s = tcpl.AcceptSocket(); 　　　　　string remote = s.RemoteEndPoint.ToString(); 　　　　　Byte[] stream = new Byte[80]; 　　　　　int i=s.Receive(stream);//接受串連請求的位元組流 　　　　　string msg = "<" + remote + ">" + System.Text.Encoding.UTF8.GetString(stream); 　　　　　Console.WriteLine(msg);//在控制台顯示字串 　　　　} 　　　} 　　　catch(System.Security.SecurityException) 　　　{ 　　　　Console.WriteLine("firewall says no no to application - application cries.."); 　　　} 　　　catch(Exception) 　　　{ 　　　　Console.WriteLine("stoped listening.."); 　　　} 　　} 　} }

　　對Listen（）函數的補充說明：

　　這個函數是Listener類的核心部分。該函數首先被建構函式調用。只要布爾值listenerRun為true，我們就可以在連接埠5656建立並開始一個Tcp監聽對象TcpListener進行監聽網路中的串連請求，而一旦listenerRun被置為false，則表示程式結束了。在迴圈體內部，我們先接受一個串連，用s.RemoteEndPoint獲得它的IP地址並獲得其位元組流。根據獲得的位元組流，我們用UTF8編碼將它轉化為字串。最後，我們就在控制台中顯示獲得的字串。

　　對於catch語句，第一個塊捕獲一個可能由防火牆引起的例外。因為對於防火牆而言，它可能認為這是一個特洛依木馬或是儒蟲病毒什麼的，所以就會拒絕通過。解決辦法就是重新設定防火牆。第二個塊用於捕獲一般的例外，比如當我們調用了stop（）函數後，我們銷毀了TcpListener對象，那就自然不可能再進行監聽了。

　　2．Sender類：

　　Sender類就一個函數，所以是相當簡單的。

　　代碼以及注釋如下：

namespace P2PTest { 　using System; 　using System.IO; 　using System.Net.Sockets; 　public class Sender 　{ 　　public void Send(string[] aInput) 　　{ 　　　string stream = ""; 　　　//獲得要發送的資訊 　　　for(int i=2; i<aInput.Length; i++) 　　　{ 　　　　stream += aInput[i] + " "; 　　　} 　　try 　　{ 　　　TcpClient tcpc = new TcpClient(aInput[1], 5656); 　　　//在5656連接埠建立一個TcpClient對象 　　　NetworkStream tcpStream = tcpc.GetStream(); 　　　StreamWriter reqStreamW = new StreamWriter(tcpStream); 　　　reqStreamW.Write(stream); 　　　reqStreamW.Flush();//發送資訊 　　　tcpStream.Close(); 　　　tcpc.Close(); 　　} 　　catch(Exception) 　　{ 　　　Console.WriteLine("connection refused by target computer"); 　　} 　　} 　} }

　　對Send（）函數的補充說明：

Send（string[] aInput）函數將一個數組作為參數。數組的第一個元素Send（aInput[0]）必須包含"send"這個字，否則Sender對象不會被建立（更多內容在InputHandler類中）；第二個元素包含了目標電腦的IP地址；剩下的就是要發送的內容資訊了。

　　在try塊中，我們根據遠端電腦的IP地址在連接埠5656（要確保連接埠號碼統一）建立了一個TcpClient對象。然後，我們建立一個NetworkStream 和一個StremWriter對象來發送我們的資訊。在catch塊中，我們用它來捕獲一般的例外，比如遠端電腦拒絕串連請求、網路不通什麼的。

　　3．InputHandler類：

　　InputHandler類主要用來控制使用者輸入。

　　代碼以及注釋如下：

namespace P2PTest { 　using System; 　public class InputHandler 　{ 　　public bool appRun = true;//當appRun為false時，程式結束 　　public InputHandler() 　　{ 　　　Console.WriteLine("type help for a list of commands."); 　　　Input(); 　　} 　　private static Listener li;//一個靜態Listener對象 　　private string inparam; 　　private string[] aInput;//數組aInput用於接受使用者輸入的資訊 　　public void Input() 　　{ 　　　while(appRun) 　　　{ 　　　　inparam = Console.ReadLine(); 　　　　aInput = inparam.Split(' '); 　　　　//將inparam分割的目的是為了獲得字串中的第一個字，從而執行以下不同的命令 　　　　switch(aInput[0]) 　　　　{ 　　　　　case "send"://如果是"send"，則建立一個Sender對象並發送資訊 　　　　　　Sender se = new Sender(); 　　　　　　se.Send(aInput); 　　　　　　break; 　　　　　case "start"://如果是"start"，則新的開始監聽 　　　　　　try 　　　　　　{ 　　　　　　　li.listenerRun = false; 　　　　　　　li.Stop(); 　　　　　　} 　　　　　　catch(NullReferenceException) 　　　　　　{ 　　　　　　　　; 　　　　　　} 　　　　　　finally 　　　　　　{　　 　　　　　　　li = new Listener(); 　　　　　　} 　　　　　　break; 　　　　　case "stop"://如果是"stop"，則停止監聽 　　　　　　try 　　　　　　{ 　　　　　　　li.listenerRun = false; 　　　　　　　li.Stop(); 　　　　　　} 　　　　　　catch(NullReferenceException) 　　　　　　{ 　　　　　　　; 　　　　　　} 　　　　　　break; 　　　　　case "exit"://退出程式 　　　　　　try 　　　　　　{ 　　　　　　　li.listenerRun = false; 　　　　　　　li.Stop(); 　　　　　　} 　　　　　　catch(NullReferenceException) 　　　　　　{ 　　　　　　　; 　　　　　　} 　　　　　　finally 　　　　　　{ 　　　　　　　appRun = false; 　　　　　　} 　　　　　　break; 　　　　　case "help"://顯示協助資訊 　　　　　　　Console.WriteLine("Commands:"); 　　　　　　　Console.WriteLine("start: starts the listener"); 　　　　　　　Console.WriteLine("stop: stops the listener if started"); 　　　　　　　Console.WriteLine("send: send <IP> <message> sends a message"); 　　　　　　　Console.WriteLine("exit: exits the application"); 　　　　　　　Console.WriteLine("help: you already know"); 　　　　　　　break; 　　　　　default: 　　　　　　Console.WriteLine("Invalid command"); 　　　　　　break; 　　　　} 　　　} 　　} 　} }

　　對InputHandler類的補充說明：

該類中有一個靜態Listener對象li，一旦電腦運行此程式並執行"start"操作，該電腦就可以成為網路中的伺服器來監聽其他電腦的串連請求。而該類的核心部分是一個switch case語句系列，通過不同的操作，我們可以使電腦扮演不同的角色："send"動作表明該電腦相對目的電腦而言成了用戶端；而"start"操作就將電腦自身置為伺服器端，這正體現了P2P的既是伺服器端又是用戶端的"非中心化"的原則；同時程式也提供了一些其他的輔助操作。

　　4．Initialize類：

　　Initialize類進行程式的初始化工作，它建立了一個InputHandler對象，只要該對象的布爾值appRun為true，就一直運行之，直到該值為false，程式退出。

　　代碼以及注釋如下：

namespace P2PTest { 　using System; 　public class Init 　{ 　　public static void Main() 　　{ 　　　InputHandler ih = new InputHandler();//建立一個InputHandler對象 　　　while(ih.appRun);//直到ih.appRun為false，程式退出 　　　　Console.WriteLine("exiting.."); 　　} 　} }

　　到此為止，四個類已經介紹完畢，我想大家也早已等不及了吧，下面就簡單給大家介紹一下具體實現程式的方法。

　　三．實現方法：

　　首先，開啟Visual Studio.Net，建立一個名為P2Ptest的控制台應用程式的Visual C#項目，圖示如下：

圖1

其次，將以上四個類分別儲存為四個檔案：listener.cs，sender.cs，inputHandler.cs，initialize.cs。然後將這四個檔案添加到當前的工程中，同時把原有的主檔案刪除即可（因為在initialize.cs中已經有主函數了）。

　　最後，按Ctrl+F5即可執行程式了。

　　為了進行測試，我們需要開啟兩個P2Ptest程式，一個作為伺服器端，另一個作為用戶端。伺服器端的圖示如下（此時已經開始監聽了）：

圖2

　　用戶端的圖示如下（輸入命令列：send 10.85.7.79 Hello,I'm Pitt.Can you hear me??）：

圖3

　　再看伺服器端的情況，圖示如下：

圖4

　　從圖示可以看到伺服器端已經收到訊息了。同時，只要用戶端也開啟了監聽功能，伺服器端也就能向用戶端發送資訊了。這樣它們的關係就不再是伺服器－客戶機的關係了，而是Peer-to-Peer的關係了。

　　四．總結：

現在一個很基本的P2P應用程式以及完成，通過它，我們可以利用P2P技術的基本特性實現點對點通訊。通過這個程式，我相信大家對C#下的P2P編程應該有了大致的瞭解。對於這個程式，不足的一點是功能比較簡單，只可以發送、接受資訊，而且還是基於控制台的，讀者可以試著開發出功能更強大的基於 Windows Forms的P2P應用程式。

　　最後，筆者希望能通過此文喚起大家對P2P技術的興趣。因為P2P身後所蘊藏著的無比的創造力使人們對未來互連網充滿了美好的憧憬，現在世界範圍的P2P應用熱潮也是一浪高過一浪。在可以預見的未來，隨著對P2P研究的進一步深入和關注 P2P的群體逐漸增多，P2P必將進入一個飛速發展的新時期。