Windows下網路編程的規範－Windows Sockets是Windows下得到廣泛套用的、開放的、支持多種協定的網路編程接口。從1991年的1.0版到1995年的2.0.8版，經過不斷完善並在Intel、Microsoft、Sun、SGI、Informix、Novell等公司的全力支持下，已成為Windows網路編程的事實上的標準。
基本介紹
- 中文名：Windows Sockets
- 性質：網路編程接口
- 時間：1991年
- 所屬系統：Windows
Windows下網路編程的規範－Windows Sockets是Windows下得到廣泛套用的、開放的、支持多種協定的網路編程接口。從1991年的1.0版到1995年的2.0.8版，經過不斷完善並在Intel、Microsoft、Sun、SGI、Informix、Novell等公司的全力支持下，已成為Windows網路編程的事實上的標準。
Windows Sockets規範以U.C. Berkeley大學BSD UNIX中流行的Socket接口為範例定義了一套microsoft Windows下網路編程接口。它不僅包含了人們所熟悉的Berkeley Socket風格的庫函式；也包含了一組針對Windows的擴展庫函式，以使程式設計師能充分地利用Windows訊息驅動機制進行編程。Windows Sockets規範本意在於提供給應用程式開發者一套簡單的API，並讓各家網路軟體供應商共同遵守。此外，在一個特定版本Windows的基礎上，Windows Sockets也定義了一個二進制接口（ABI），以此來保證套用Windows Sockets API的應用程式能夠在任何網路軟體供應商的符合Windows Sockets協定的實現上工作。因此這份規範定義了應用程式開發者能夠使用，並且網路軟體供應商能夠實現的一套庫函式調用和相關語義。遵守這套Windows Sockets規範的網路軟體，我們稱之為Windows Sockets兼容的，而Windows Sockets兼容實現的提供者，我們稱之為Windows Sockets提供者。一個網路軟體供應商必須百分之百地實現Windows Sockets規範才能做到現Windows Sockets兼容。任何能夠與Windows Sockets兼容實現協同工作的應用程式就被認為是具有Windows Sockets接口。我們稱這種應用程式為Windows Sockets應用程式。Windows Sockets規範定義並記錄了如何使用API與Internet協定族（IPS，通常我們指的是TCP/IP）連線，尤其要指出的是所有的Windows Sockets實現都支持流套接口和數據報套接口.應用程式調用Windows Sockets的API實現相互之間的通訊。Windows Sockets又利用下層的網路通訊協定功能和作業系統調用實現實際的通訊工作。它們之間的關係如圖：
通信的基礎是套接口（Socket），一個套接口是通訊的一端。在這一端上你可以找到與其對應的一個名字。一個正在被使用的套接口都有它的類型和與其相關的進程。套接口存在於通訊域中。通訊域是為了處理一般的執行緒通過套接口通訊而引進的一種抽象概念。套接口通常和同一個域中的套接口交換數據（數據交換也可能穿越域的界限，但這時一定要執行某種解釋程式）。Windows Sockets規範支持單一的通訊域，即Internet域。各種進程使用這個域互相之間用Internet協定族來進行通訊（Windows Sockets 1.1以上的版本支持其他的域，例如Windows Sockets 2）。套接口可以根據通訊性質分類；這種性質對於用戶是可見的。應用程式一般僅在同一類的套接口間通訊。不過只要底層的通訊協定允許，不同類型的套接口間也照樣可以通訊。用戶目前可以使用兩種套接口，即流套接口和數據報套接口。流套接口提供了雙向的，有序的，無重複並且無記錄邊界的數據流服務。數據報套接口支持雙向的數據流，但並不保證是可靠，有序，無重複的。也就是說，一個從數據報套接口接收信息的進程有可能發現信息重複了，或者和發出時的順序不同。數據報套接口的一個重要特點是它保留了記錄邊界。對於這一特點，數據報套接口採用了與現在許多包交換網路（例如乙太網）非常類似的模型。
一個在建立分散式套用時最常用的範例便是客戶機/伺服器模型。在這種方案中客戶應用程式向伺服器程式請求服務。這種方式隱含了在建立客戶機/伺服器間通訊時的非對稱性。客戶機/伺服器模型工作時要求有一套為客戶機和伺服器所共識的慣例來保證服務能夠被提供（或被接受）。這一套慣例包含了一套協定。它必須在通訊的兩頭都被實現。根據不同的實際情況，協定可能是對稱的或是非對稱的。在對稱的協定中，每一方都有可能扮演主從角色；在非對稱協定中，一方被不可改變地認為是主機，而另一方則是從機。一個對稱協定的例子是Internet中用於終端仿真的TELNET。而非對稱協定的例子是Internet中的FTP。無論具體的協定是對稱的或是非對稱的，當服務被提供時必然存在"客戶進程"和"服務進程"。一個服務程式通常在一個眾所周知的地址監聽對服務的請求，也就是說，服務進程一直處於休眠狀態，直到一個客戶對這個服務的地址提出了連線請求。在這個時刻，服務程式被"驚醒"並且為客戶提供服務－對客戶的請求作出適當的反應。這一請求/相應的過程可以簡單的用圖表示。雖然基於連線的服務是設計客戶機/伺服器應用程式時的標準，但有些服務也是可以通過數據報套接口提供的。
數據報套接口可以用來向許多系統支持的網路傳送廣播數據包。要實現這種功能，網路本身必須支持廣播功能，因為系統軟體並不提供對廣播功能的任何模擬。廣播信息將會給網路造成極重的負擔，因為它們要求網路上的每台主機都為它們服務，所以傳送廣播數據包的能力被限制於那些用顯式標記了允許廣播的套接口中。廣播通常是為了如下兩個原因而使用的：1. 一個應用程式希望在本地網路中找到一個資源，而應用程式對該資源的地址又沒有任何先驗的知識。2. 一些重要的功能，例如路由要求把它們的信息傳送給所有可以找到的鄰機。被廣播信息的目的地址取決於這一信息將在何種網路上廣播。Internet域中支持一個速記地址用於廣播－INADDR_BROADCAST。由於使用廣播以前必須捆綁一個數據報套接口，所以所有收到的廣播訊息都帶有傳送者的地址和連線埠。
Intel處理器的位元組順序是和DEC VAX處理器的位元組順序一致的。因此它與68000型處理器以及Internet的順序是不同的，所以用戶在使用時要特別小心以保證正確的順序。任何從Windows Sockets函式對IP位址和連線埠號的引用和傳送給Windows Sockets函式的IP位址和連線埠號均是按照網路順序組織的，這也包括了sockaddr_in結構這一數據類型中的IP位址域和連線埠域（但不包括sin_family域）。考慮到一個應用程式通常用與"時間"服務對應的連線埠來和伺服器連線，而伺服器提供某種機制來通知用戶使用另一連線埠。因此getservbyname()函式返回的連線埠號已經是網路順序了，可以直接用來組成一個地址，而不需要進行轉換。然而如果用戶輸入一個數，而且指定使用這一連線埠號，應用程式則必須在使用它建立地址以前，把它從主機順序轉換成網路順序（使用htons()函式）。相應地，如果應用程式希望顯示包含於某一地址中的連線埠號（例如從getpeername()函式中返回的），這一連線埠號就必須在被顯示前從網路順序轉換到主機順序（使用ntohs()函式）。由於Intel處理器和Internet的位元組順序是不同的，上述的轉換是無法避免的，應用程式的編寫者應該使用作為Windows Sockets API一部分的標準的轉換函式，而不要使用自己的轉換函式代碼。因為將來的Windows Sockets實現有可能在主機位元組順序與網路位元組順序相同的機器上運行。因此只有使用標準的轉換函式的應用程式是可移植的。
在MFC中MS為套接口提供了相應的類CAsyncSocket和CSocket，CAsyncSocket提供基於異步通信的套接口封裝功能，CSocket則是由CAsyncSocket派生，提供更加高層次的功能，例如可以將套接口上傳送和接收的數據和一個檔案對象（CSocketFile）關聯起來，通過讀寫檔案來達到傳送和接收數據的目的，此外CSocket提供的通信為同步通信，數據未接收到或是未傳送完之前調用不會返回。此外通過MFC類開發者可以不考慮網路位元組順序和忽略掉更多的通信細節。
在一次網路通信/連線中有以下幾個參數需要被設定：本地IP位址 - 本地連線埠號 - 對方連線埠號 - 對方IP位址。左邊兩部分稱為一個半關聯，當與右邊兩部分建立連線後就稱為一個全關聯。在這個全關聯的套接口上可以雙向的交換數據。如果是使用無連線的通信則只需要建立一個半關聯，在傳送和接收時指明另一半的參數就可以了，所以可以說無連線的通信是將數據傳送到另一台主機的指定連線埠。此外不論是有連線還是無連線的通信都不需要雙方的連線埠號相同。
在創建CAsyncSocket對象時通過調用
BOOL CAsyncSocket::Create( UINT nSocketPort = 0, int nSocketType = SOCK_STREAM, long lEvent = FD_READ | FD_WRITE | FD_OOB | FD_ACCEPT | FD_CONNECT | FD_CLOSE, LPCTSTR lpszSocketAddress = NULL )通過指明lEvent所包含的標記來確定需要異步處理的事件，對於指明的相關事件的相關函式調用都不需要等待完成後才返回，函式會馬上返回然後在完成任務後傳送事件通知，並利用重載以下成員函式來處理各種網路事件： 標記 事件 需要重載的函式
FD_READ 有數據到達時發生 void OnReceive( int nErrorCode );
FD_WRITE 有數據傳送時產生 void OnSend( int nErrorCode );
FD_OOB 收到外帶數據時發生 void OnOutOfBandData( int nErrorCode );
FD_ACCEPT 作為服務端等待連線成功時發生 void OnAccept( int nErrorCode );
FD_CONNECT 作為客戶端連線成功時發生 void OnConnect( int nErrorCode );
FD_CLOSE 套接口關閉時發生 void OnClose( int nErrorCode );
下面我們看看套接口類所提供的一些功能，通過這些功能我們可以方便的建立網路連線和傳送數據。
BOOL CAsyncSocket::Create( UINT nSocketPort = 0, int nSocketType = SOCK_STREAM, long lEvent = FD_READ | FD_WRITE | FD_OOB | FD_ACCEPT | FD_CONNECT | FD_CLOSE, LPCTSTR lpszSocketAddress = NULL );用於創建一個本地套接口，其中nSocketPort為使用的連線埠號，為零則表示由系統自動選擇，通常在客戶端都使用這個選擇。nSocketType為使用的協定族，SOCK_STREAM表明使用有連線的服務，SOCK_DGRAM表明使用無連線的數據報服務。lpszSocketAddress為本地的IP位址，可以使用點分法表示如10.1.1.3。
BOOL CAsyncSocket::Bind( UINT nSocketPort, LPCTSTR lpszSocketAddress = NULL )作為等待連線方時產生一個網路半關聯，或者是使用UDP協定時產生一個網路半關聯。
BOOL CAsyncSocket::Listen( int nConnectionBacklog = 5 )作為等待連線方時指明同時可以接受的連線數，請注意不是總共可以接受的連線數。
BOOL CAsyncSocket::Accept( CAsyncSocket& rConnectedSocket, SOCKADDR* lpSockAddr = NULL, int* lpSockAddrLen = NULL )作為等待連線方將等待連線建立，當連線建立後一個新的套接口將被創建，該套接口將會被用於通信。
BOOL CAsyncSocket::Connect( LPCTSTR lpszHostAddress, UINT nHostPort );作為連線方發起與等待連線方的連線，需要指明對方的IP位址和連線埠號。
void CAsyncSocket::Close( );關閉套接口。
int CAsyncSocket::Send( const void* lpBuf, int nBufLen, int nFlags = 0 )
int CAsyncSocket::Receive( void* lpBuf, int nBufLen, int nFlags = 0 );在建立連線後傳送和接收數據，nFlags為標記位，雙方需要指明相同的標記。
int CAsyncSocket::SendTo( const void* lpBuf, int nBufLen, UINT nHostPort, LPCTSTR lpszHostAddress = NULL, int nFlags = 0 )
int CAsyncSocket::ReceiveFrom( void* lpBuf, int nBufLen, CString& rSocketAddress, UINT& rSocketPort, int nFlags = 0 );對於無連線通信傳送和接收數據，需要指明對方的IP位址和連線埠號，nFlags為標記位，雙方需要指明相同的標記。
我們可以看到大多數的函式都返回一個布爾值表明是否成功。如果發生錯誤可以通過int CAsyncSocket::GetLastError()得到錯誤值。
由於CSocket由CAsyncSocket派生所以擁有CAsyncSocket的所有功能，此外你可以通過BOOL CSocket::Create( UINT nSocketPort = 0, int nSocketType = SOCK_STREAM, LPCTSTR lpszSocketAddress = NULL )來創建套接口，這樣創建的套接口沒有辦法異步處理事件，所有的調用都必需完成後才會返回。
在上面的介紹中我們看到MFC提供的套接口類禁止了大多數的細節，我們只需要做很少的工作就可以開發出利用網路進行通信的軟體。
