C#網(wǎng)絡(luò)編程系列五：TCP編程
前面專題的例子都是基于應(yīng)用層上的HTTP協(xié)議的介紹， 現(xiàn)在本專題來(lái)介紹下傳輸層協(xié)議——TCP協(xié)議，主要介紹下TCP協(xié)議的工作過(guò)程和基于TCP協(xié)議的一個(gè)簡(jiǎn)單的通信程序，下面就開(kāi)始本專題的正文了。
一、TCP的工作過(guò)程
首先TCP是一種面向連接的，可靠的，基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。TCP的工作過(guò)程可以分為三個(gè)階段：一、連接的建立； 二、傳輸數(shù)據(jù)； 三、斷開(kāi)連接，下面就對(duì)這三個(gè)過(guò)程分別介紹下：
1.1 連接的建立
TCP的連接建立就像打電話一樣， 我們打電話時(shí)，撥一個(gè)號(hào)碼的號(hào)碼并不是立即就可以接通的，期間會(huì)有一個(gè)“嘟 嘟”的呼叫過(guò)程， 這就好比是TCP協(xié)議的連接的建立階段。當(dāng)我們用TCP編寫的程序，必須先建立TCP連接。TCP協(xié)議的連接建立通過(guò)三次握手來(lái)完成的，下面是在網(wǎng)上找的一張TCP三次握手的圖片：
下面就對(duì)這三次握手簡(jiǎn)單的介紹：
第一次握手：建立連接時(shí)，客戶端發(fā)送SYN包（seq=x）到服務(wù)器，并進(jìn)入SYN_Send狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)
第二次握手：服務(wù)器收到SYN包，必須確認(rèn)客戶的SYN（ACK=x+1），同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè)SYN包（SEQ=y），即SYN+ACK包，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_Recv狀態(tài)
第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK（ACK=y+1）,此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進(jìn)入Established(建立)狀態(tài)，完成三次握手。
簡(jiǎn)單理解三次握手就是發(fā)送一個(gè)檢驗(yàn)包給對(duì)方然后互相確認(rèn)，雙方都接到確認(rèn)的一個(gè)信號(hào)時(shí)，這時(shí)候雙方就建立了連接（就像我們打電話時(shí)，如果沒(méi)人說(shuō)話時(shí)就會(huì)說(shuō)下 “喂”，說(shuō)這句“喂” 也就是希望得到對(duì)方的一個(gè)確認(rèn)，雖然這里雙方已經(jīng)建立了連接的，這里只是更形象的說(shuō)明下三次握手的過(guò)程）。
1.2 傳輸數(shù)據(jù)
雙方建立了連接，即在雙方建立了一個(gè)通信通道（就像一座橋一樣，在兩端建立了一個(gè)通路，用橋來(lái)比喻通信通道主要是因?yàn)樽罱幸粍t新聞：哈爾濱陽(yáng)明灘大橋坍塌事件），建立連接之后，當(dāng)然是傳輸我們需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)到對(duì)方的，這里就開(kāi)始簡(jiǎn)單介紹下傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程。
利用TCP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)是以字節(jié)流的形式進(jìn)行傳輸，客戶端與服務(wù)器端建立連接后，發(fā)送方需要先將發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)流，然后將其發(fā)送給對(duì)方，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過(guò)程序不斷地將數(shù)據(jù)流陸續(xù)寫入TCP的發(fā)送緩沖中，然后TCP自動(dòng)從發(fā)送緩沖中提取一定量的數(shù)據(jù)，將其組成TCP報(bào)文段發(fā)送到IP層，再通過(guò)IP層（也就是網(wǎng)絡(luò)層）之下的網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送出去；接受端從IP層接收到TCP報(bào)文段后，將其暫時(shí)保存在接受緩沖中，然后我們通過(guò)程序依次讀取接受緩沖中的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到相互通信的目的（簡(jiǎn)單的說(shuō)就發(fā)送方把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)流，再把數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)在發(fā)送緩沖中，然后傳輸層低層的協(xié)議從發(fā)送緩沖中讀取數(shù)據(jù)把數(shù)據(jù)發(fā)送出去，然后接收端從底層接受到數(shù)據(jù)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在接收端的緩沖中，然后我們寫的程序只是從緩沖中依次讀取數(shù)據(jù)，然后顯示出來(lái)，在客戶端我們寫代碼做的事情是把數(shù)據(jù)寫入Write寫入發(fā)送端的緩沖中，然后服務(wù)器端（接收端）用Read方法在自己的緩沖中讀取數(shù)據(jù)，用一句話概括，TCP的傳輸就是對(duì)數(shù)據(jù)的寫——讀操作）括號(hào)中的內(nèi)容只是我個(gè)人理解，因?yàn)檫@樣我感覺(jué)理解起來(lái)比較容易，對(duì)于剛開(kāi)始接觸TCP的朋友可以這樣理解，然后再一句句話去擴(kuò)展。
1.3 斷開(kāi)連接
發(fā)送完數(shù)據(jù)之后，最后就是斷開(kāi)連接了，下面是網(wǎng)上斷開(kāi)的連接的一張圖片（斷開(kāi)一個(gè)連接需要經(jīng)過(guò)四次握手）
TCP的工作過(guò)程就分為上面三個(gè)過(guò)程，TCP編程是作為上層應(yīng)用編程的基礎(chǔ)，就像之前專題中基于HTTP協(xié)議的Web服務(wù)器，Web瀏覽器，其傳輸層都用的是TCP協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)?，還有基于FTP（文件傳輸協(xié)議），IMAP（交互式郵件存取協(xié)議） POP3（郵局協(xié)議的第3個(gè)版本） 和SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議）的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用其傳輸層都用的是TCP協(xié)議，而不是UDP等其他傳輸層協(xié)議。
二、基于TCP協(xié)議的簡(jiǎn)單通信程序
這里簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了一個(gè)客戶端與服務(wù)器間的通信程序，核心代碼為：
客戶端連接服務(wù)器端代碼：
- private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)
- {
- // 通過(guò)一個(gè)線程發(fā)起請(qǐng)求,多線程
- Thread connectThread = new Thread(ConnectToServer);
- connectThread.Start();
- }
- // 連接服務(wù)器方法,建立連接的過(guò)程
- private void ConnectToServer()
- {
- try
- {
- // 調(diào)用委托
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack, "正在連接...");
- if (tbxserverIp.Text == string.Empty || tbxPort.Text == string.Empty)
- {
- MessageBox.Show("請(qǐng)先輸入服務(wù)器的IP地址和端口號(hào)");
- }
- IPAddress ipaddress = IPAddress.Parse(tbxserverIp.Text);
- tcpClient = new TcpClient();
- tcpClient.Connect(ipaddress, int.Parse(tbxPort.Text));
- // 延時(shí)操作
- Thread.Sleep(1000);
- if (tcpClient != null)
- {
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack, "連接成功");
- networkStream = tcpClient.GetStream();
- reader = new BinaryReader(networkStream);
- writer =new BinaryWriter(networkStream);
- }
- }
- catch
- {
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack,"連接失敗");
- Thread.Sleep(1000);
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack,"就緒");
- }
- }
客戶端發(fā)送消息的代碼：
- // 發(fā)送消息
- private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
- {
- Thread sendThread = new Thread(SendMessage);
- sendThread.Start(tbxMessage.Text);
- }
- private void SendMessage(object state)
- {
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack, "正在發(fā)送...");
- try
- {
- writer.Write(state.ToString());
- Thread.Sleep(5000);
- writer.Flush();
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack, "完畢");
- tbxMessage.Invoke(resetMessageCallBack, null);
- lstbxMessageView.Invoke(showMessageCallback, state.ToString());
- }
- catch
- {
- if (reader != null)
- {
- reader.Close();
- }
- if (writer != null)
- {
- writer.Close();
- }
- if (tcpClient != null)
- {
- tcpClient.Close();
- }
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack, "斷開(kāi)了連接");
- }
- }
服務(wù)器端接受開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)客戶端請(qǐng)求的代碼：
- // 開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)
- private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
- {
- tcpLister = new TcpListener(ipaddress,Port);
- tcpLister.Start();
- // 啟動(dòng)一個(gè)線程來(lái)接受請(qǐng)求
- Thread acceptThread =new Thread(acceptClientConnect);
- acceptThread.Start();
- }
- // 接受請(qǐng)求
- private void acceptClientConnect()
- {
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack,"正在監(jiān)聽(tīng)");
- Thread.Sleep(1000);
- try
- {
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack,"等待連接");
- tcpClient = tcpLister.AcceptTcpClient();
- if (tcpLister != null)
- {
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack,"接受到連接");
- networkStream = tcpClient.GetStream();
- reader = new BinaryReader(networkStream);
- writer = new BinaryWriter(networkStream);
- }
- }
- catch
- {
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack, "停止監(jiān)聽(tīng)");
- Thread.Sleep(1000);
- statusStripInfo.Invoke(showStatusCallBack, "就緒");
- }
- }
現(xiàn)在看看運(yùn)行的結(jié)果：
首先先啟動(dòng)服務(wù)器然后點(diǎn)開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)，此時(shí)線程會(huì)堵塞，直到接受到一個(gè)連接請(qǐng)求位置
然后運(yùn)行客戶端，在IP地址和端口處輸入服務(wù)器端的IP地址和端口號(hào)，點(diǎn)擊連接服務(wù)器按鈕后的界面如下：
通過(guò)接受按鈕和發(fā)送按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)雙方的通信，實(shí)現(xiàn)界面如下：
三、總結(jié)
到這里本專題的內(nèi)容將的差不多了， 本專題主要介紹了基于TCP協(xié)議工作過(guò)程和在net平臺(tái)下自定義了一個(gè)簡(jiǎn)單通信的程序，希望本專題可以給那些初次接觸TCP協(xié)議的朋友一些幫助，(大牛們應(yīng)該直接可以閃過(guò)的)，在后面的專題我將和大家分享UDP編程，講完UDP編程后將結(jié)合這兩章的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)一個(gè)類似QQ的即時(shí)聊天的工具，希望這些對(duì)大家有幫助，如果大家有任何問(wèn)題和有感興趣的專題需要了解的，可以給我留言，在之后的文章都會(huì)和大家來(lái)分享。
覺(jué)得看了后有幫助的朋友麻煩推薦下，也給我繼續(xù)下去的動(dòng)力，如果大家有什么感興趣的專題也可以留言告訴我，我會(huì)通過(guò)學(xué)習(xí)后也會(huì)相繼和大家分享。
下面是本程序源代碼：
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原文鏈接：http://www.cnblogs.com/zhili/archive/2012/08/25/TCP.html
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