Visual C#網路編程之TCP

前一篇《Visual C#.Net網路程式開發之Socket》中說到：支援Http、Tcp和Udp的類組成了TCP/IP三層模型(請求響應層、應用協議層、傳輸層)的中介層-應用協議層，該層的類比位於最底層的Socket類提供了更高層次的抽象，它們封裝 TCP 和 UDP 通訊端的建立，不需要處理串連的細節，這使得我們在編寫通訊端層級的協議時，可以更多地嘗試使用 TCPClient 、 UDPClient和TcpListener，而不是直接向 Socket 中寫。它們之間的這種層次關係示意如下：

　　可見，TcpClient 類基於 Socket 類構建，這是它能夠以更高的抽象程度提供 TCP 服務的基礎。正因為這樣，許多應用程式層上的通訊協議，比如FTP(File Transfers Protocol)檔案傳輸通訊協定、HTTP(Hypertext Transfers Protocol)超文字傳輸通訊協定 (HTTP)等都直接建立在TcpClient等類之上。

　　TCPClient 類使用 TCP 從 Internet 資源請求資料。TCP 協議建立與遠程終結點的串連，然後使用此串連發送和接收資料包。TCP 負責確保將資料包發送到終結點並在資料包到達時以正確的順序對其進行組合。

　　從名字上就可以看出，TcpClient類專為用戶端設計，它為 TCP 網路服務提供用戶端串連。TcpClient 提供了通過網路連接、發送和接收資料的簡單方法。

　　若要建立 TCP 串連，必須知道承載所需服務的網路裝置的地址(IPAddress)以及該服務用於通訊的 TCP 通訊埠 (Port)。Internet 分配號碼機構 (Internet Assigned Numbers Authority, IANA) 定義公用服務的連接埠號碼（你可以訪問 http://www.iana.org/assignments/port-numbers獲得這方面更詳細的資料）。IANA 列表中所沒有的服務可使用 1,024 到 65,535 這一範圍中的連接埠號碼。要建立這種串連，你可以選用TcpClient類的三種建構函式之一：

　　1、public TcpClient()當使用這種不帶任何參數的建構函式時，將使用本機預設的ip地址並將使用預設的通訊連接埠號0。這樣情況下，如果本機不止一個ip地址，將無法選擇使用。以下語句樣本了如何使用預設建構函式來建立新的 TcpClient：

TcpClient tcpClientC = new TcpClient();

　　2、public TcpClient(IPEndPoint)使用本機IPEndPoint建立TcpClient的執行個體對象。上一篇介紹過了，IPEndPoint將網路端點表示為IP地址和連接埠號碼，在這裡它用於指定在建立遠程主機串連時所使用的本網介面（IP 位址）和連接埠號碼，這個構造方法為使用本機IPAddress和Port提供了選擇餘地。下面的語句樣本了如何使用本地終結點建立 TcpClient 類的執行個體：

IPHostEntry ipInfo=Dns.GetHostByName("www.tuha.net");//主機資訊 IPAddressList[] ipList=ipInfo.AddressList;//IP地址數組 IPAddress ip=ipList[0];//多IP地址時一般用第一個 IPEndPoint ipEP=new IPEndPoint(ip,4088);//得到網路終結點 try{ TcpClient tcpClientA = new TcpClient(ipLocalEndPoint); } catch (Exception e ) { Console.WriteLine(e.ToString()); }

　　到這裡，你可能會感到困惑，用戶端要和服務端建立串連，所指定的IP地址及通訊連接埠號應該是遠程伺服器的呀！事實上的確如此，使用以上兩種建構函式，你所實現的只是TcpClient執行個體對象與IP地址和Port連接埠的綁定，要完成串連，你還需要顯式指定與遠程主機的串連，這可以通過TcpClient類的Connect方法來實現， Connet方法使用指定的主機名稱和連接埠號碼將用戶端串連到 遠程主機：

　　1)、public void Connect(IPEndPoint); 使用指定的遠程網路終結點將用戶端串連到遠程 TCP 主機。

public void Connect(IPAddress, int); 使用指定的 IP 位址和連接埠號碼將用戶端串連到 TCP 主機。

public void Connect(string, int); 將用戶端串連到指定主機上的指定連接埠。

　　需要指出的是，Connect方法的所有重載形式中的參數IPEndPoint網路終結點、IPAddress以及表現為string的Dns主機名稱和int指出的Port連接埠均指的是遠程伺服器。

　　以下樣本語句使用主機預設IP和Port連接埠號碼0與遠程主機建立串連：

TcpClient tcpClient = new TcpClient();//建立TcpClient對象執行個體 try{ tcpClient.Connect("www.contoso.com",11002);//建立串連 } catch (Exception e ){ Console.WriteLine(e.ToString()); }

3、public TcpClient(string, int);初始化 TcpClient 類的新執行個體並串連到指定主機上的指定連接埠。與前兩個建構函式不一樣，這個建構函式將自動建立串連，你不再需要額外調用Connect方法，其中string類型的參數表示遠程主機的Dns名，如：www.tuha.net。

　　以下樣本語句調用這一方法實現與指定主機名稱和連接埠號碼的主機相連：

try{ TcpClient tcpClientB = new TcpClient("www.tuha.net", 4088); } catch (Exception e ) { Console.WriteLine(e.ToString()); }

　　前面我們說,TcpClient類建立在Socket之上，在Tcp服務方面提供了更高層次的抽象,體現在網路資料的發送和接受方面,是TcpClient使用標準的Stream流處理技術，使得它讀寫資料更加方便直觀，同時，.Net架構負責提供更豐富的結構來處理流，貫穿於整個.Net架構中的流具有更廣泛的相容性，構建在更一般化的流操作上的通用方法使我們不再需要困惑於檔案的實際內容（HTML、XML 或其他任何內容），應用程式都將使用一致的方法（Stream.Write、Stream.Read） 發送和接收資料。另外，流在資料從 Internet 下載的過程中提供對資料的即時訪問，可以在部分資料到達時立即開始處理，而不需要等待應用程式下載完整個資料集。.Net中通過NetworkStream類實現了這些處理技術。

　　NetworkStream 類包含在.Net架構的System.Net.Sockets 命名空間裡，該類專門提供用於網路訪問的基礎資料流。NetworkStream 實現通過網路通訊端發送和接收資料的標準.Net 架構流機制。NetworkStream 支援對網路資料流的同步和非同步訪問。NetworkStream 從 Stream 繼承，後者提供了一組豐富的用於方便網路通訊的方法和屬性。

　　同其它繼承自抽象基類Stream的所有流一樣，NetworkStream網路流也可以被視為一個資料通道，架設在資料來源端(客戶Client)和接收端（服務Server）之間，而後的資料讀取及寫入均針對這個通道來進行。

　　.Net架構中，NetworkStream流支援兩方面的操作：

　　1、 寫入流。寫入是從資料結構到流的資料轉送。

　　2、讀取流。讀取是從流到資料結構（如位元組數組）的資料轉送。

　　與普通流Stream不同的是，網路流沒有當前位置的統一概念，因此不支援尋找和對資料流的隨機訪問。相應屬性CanSeek 始終返回 false，而 Seek 和 Position 方法也將引發 NotSupportedException。

　　基於Socket上的應用協議方面，你可以通過以下兩種方式擷取NetworkStream網路資料流：

　　1、使用NetworkStream建構函式：public NetworkStream(Socket, FileAccess, bool);（有重載方法）,它用指定的存取權限和指定的 Socket 所屬權為指定的 Socket 建立 NetworkStream 類的新執行個體，使用前你需要建立Socket對象執行個體，並通過Socket.Connect方法建立與遠程服務端的串連，而後才可以使用該方法得到網路傳輸串流。樣本如下：

Socket s=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);//建立用戶端Socket對象執行個體 try{ s.Connect("www.tuha.net",4088);//建立與遠程主機的串連 } catch(Exception e){ MessageBox.show("串連錯誤：" +e.Message); } try{ NetworkStream stream=new NetworkStream(s,FileAccess.ReadWrite,false);//取得網路傳輸串流 }

　　2、通過TcpClient.GetStream方法：public NetworkStream etStream();它返回用於發送和接收資料的基礎網路流NetworkStream。GetStream 通過將基礎 Socket 用作它的建構函式參數來建立 NetworkStream 類的執行個體。使用前你需要先創TcpClient對象執行個體並建立與遠程主機的串連，樣本如下：

TcpClient tcpClient = new TcpClient();//建立TcpClient對象執行個體 Try{ tcpClient.Connect("www.tuha.net",4088);//嘗試與遠程主機相連 } catch(Exception e){ MessageBox.Show("串連錯誤:"+e.Message); } try{ NetworkStream stream=tcpClient.GetStream();//擷取網路傳輸串流 } catch(Exception e) { MessageBox.Show("TcpClient錯誤："+e.Message); }

　　通過以上方法得到NetworkStream網路流之後,你就可以使用標準流讀寫方法Write和Read來發送和接受資料了。

　　以上是.Net下使用TcpClient類實現用戶端編程的技術資料，為了向用戶端提供這些服務，我們還需要編製相應的服務端程式，前一篇《Visual C#.Net網路程式開發-Socket篇》上曾經提到， Socket作為其他網路通訊協定的基礎，既可以面向用戶端開發，也可以面向服務端開發，在傳輸層面上使用較多，而在應用協議層面上，用戶端我們採用構建於Socket類之上的TcpClient取代Socket；相應地，構建於Socket之上的TcpListener提供了更高理念層級的 TCP 服務，使得我們能更方便地編寫服務端應用程式。正是因為這樣的原因，像FTP 和 HTTP 這樣的應用程式層協議都是在 TcpListener 類的基礎上建立的。

　　.Net中的TCPListener 用於監視TCP 通訊埠上的傳入請求，通過綁定本機IP地址和相應連接埠（這兩者應與用戶端的請求一致）建立TcpListener對象執行個體,並由Start方法啟動偵聽；當TcpListener偵聽到使用者端的串連後，視用戶端的不同請求方式，通過AcceptTcpClient 方法接受傳入的串連請求並建立 TcpClient 以處理請求，或者通過AcceptSocket 方法接受傳入的串連請求並建立 Socket 以處理請求。最後，你需要使用 Stop 關閉用於偵聽傳入串連的 Socket，你必須也關閉從 AcceptSocket 或 AcceptTcpClient 返回的任何執行個體。這個過程詳細解說如下：

　　首先，建立TcpListener對象執行個體，這通過TcpListener類的構造方法來實現：

public TcpListener(port);//指定本機連接埠 public TcpListener(IPEndPoint)//指定本機終結點 public TcpListener(IPAddress,port)//指定本機IP地址及連接埠

　　以上方法中的參數在前面多次提到，這裡不再細述，唯一需要提醒的是，這些參數均針對服務端主機。下面的樣本示範建立 TcpListener 類的執行個體：

IPHostEntry ipInfo=Dns.Resolve("127.0.0.1");//主機資訊 IPAddressList[] ipList=ipInfo.IPAddressList;//IP數組 IPAddress ip=ipList[0];//IP try{ TcpListener tcpListener = new TcpListener(ipAddress, 4088);//建立TcpListener對象執行個體以偵聽使用者端串連 } catch ( Exception e){ MessageBox.Show("TcpListener錯誤："+e.Message); }

　　隨後，你需要調用Start方法啟動偵聽：

public void Start();

　　其次，當偵聽到有使用者端串連時，需要接受掛起的串連請求，這通過調用以下兩方法之一來完成串連：

public Socket AcceptSocket(); public TcpClient AcceptTcpClient();

　　前一個方法返回代表用戶端的Socket對象，隨後可以通過Socket 類的 Send 和 Receive 方法與遠端電腦通訊；後一個方法返回代表用戶端的TcpClient對象，隨後使用上面介紹的 TcpClient.GetStream 方法擷取 TcpClient 的基礎網路流 NetworkStream，並使用流讀寫Read/Write方法與遠端電腦通訊。

　　最後，請記住關閉接聽程式：public void Stop();

　　同時關閉其他串連執行個體：public void Close();

下面的樣本完整體現了上面的過程：

bool done = false; TcpListener listener = new TcpListener(13);// 建立TcpListener對象執行個體(13號連接埠提供時間服務) listener.Start();//啟動偵聽 while (!done) {//進入無限迴圈以偵聽使用者串連 TcpClient client = listener.AcceptTcpClient();//偵聽到串連後建立用戶端串連TcpClient NetworkStream ns = client.GetStream();//得到網路傳輸串流 byte[] byteTime = Encoding.ASCII.GetBytes(DateTime.Now.ToString());//預發送的內容(此為服務端時間)轉換為位元組數組以便寫入流 try { ns.Write(byteTime, 0, byteTime.Length);//寫入流 ns.Close();//關閉流 client.Close();//關閉用戶端串連 } catch (Exception e) { MessageBox.Show("流錯誤:"+e.Message) }

　　綜合運用上面的知識，下面的執行個體實現了簡單的網路通訊-雙機互連，針對用戶端和服務端分別編製了應用程式。用戶端建立到服務端的串連，向遠程主機發送串連請求串連訊號，並發送交談內容；遠程主機端接收來自客戶的串連，向用戶端發回確認串連的訊號，同時接收並顯示用戶端的交談內容。在這個基礎上，發揮你的創造力，你完全可以開發出一個基於程式語言(C#)級的聊天室！

　　用戶端主要原始碼：

public void SendMeg()//發送資訊 { try { int port=Int32.Parse(textBox3.Text.ToString());//遠程主機連接埠 try { tcpClient=new TcpClient(textBox1.Text,port);//建立TcpClient對象執行個體 } catch(Exception le) { MessageBox.Show("TcpClient Error:"+le.Message); } string strDateLine=DateTime.Now.ToShortDateString()+" "+DateTime.Now.ToLongTimeString();//得到發送時用戶端時間 netStream=tcpClient.GetStream();//得到網路流 sw=new StreamWriter(netStream);//建立TextWriter,向流中寫字元 string words=textBox4.Text;//待發送的話 string content=strDateLine+words;//待發送內容 sw.Write(content);//寫入流 sw.Close();//關閉流寫入器 netStream.Close();//關閉網路流 tcpClient.Close();//關閉用戶端串連 } catch(Exception ex) { MessageBox.Show("Sending Message Failed!"+ex.Message); } textBox4.Text="";//清空 }

　　伺服器端主要原始碼：

public void StartListen()//偵聽特定連接埠的使用者請求 { //ReceiveMeg(); isLinked=false; //串連標誌 try { int port=Int32.Parse(textBox1.Text.ToString());//本地待偵聽連接埠 serverListener=new TcpListener(port);//建立TcpListener對象執行個體 serverListener.Start(); //啟動偵聽 } catch(Exception ex) { MessageBox.Show("Can‘t Start Server"+ex.Message); return; } isLinked=true; while(true)//進入無限迴圈等待使用者端串連 { try { tcpClient=serverListener.AcceptTcpClient();//建立用戶端連線物件 netStream=tcpClient.GetStream();//得到網路流 sr=new StreamReader(netStream);//流讀寫器 } catch(Exception re) { MessageBox.Show(re.Message); } string buffer=""; string received=""; received+=sr.ReadLine();//讀流中一行 while(received.Length!=0) { buffer+=received; buffer+="\r\n"; //received=""; received=sr.ReadLine(); } listBox1.Items.Add(buffer);//顯示 //關閉 sr.Close(); netStream.Close(); tcpClient.Close(); } }