Lập trình mạng trong windows

Chương 2: Lập trình mạng trong windows Chương 2 1. Giới thiệu thư viện winsock - Giao tiếp lập trình mạng cho phép phát triển ứng dụng giao tiếp trên cùng một máy hoặc nhiều máy khác nhau thông qua môi trường mạng - Winsock được hỗ trợ sẵn trong windows cho phép lập trình mạng với giao thức TCP/IP hoặc IPX - Lập trình Winsock trong windows ta sử dụng thư viện WINSOCK2.H, WS2_32.LIB - Phiên bản winsock hỗ trợ cho các hệ điều hành Windows như sau: Chương 2 1. Giới thiệu thư viện winsock Khởi động Winsock - Trước khi chạy ứng dụng winsock cần khởi động thư viện winsock, winsock DLL bằng hàm WSAStartup int WSAStartup( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData ); wVersionRequested : version của winsock lpWSAData : trỏ tới struct LPWSADATA Chương 2 1. Giới thiệu thư viện winsock Khởi động Winsock - typedef struct WSAData { WORD wVersion; WORD wHighVersion; char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN + 1]; char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN + 1]; unsigned short iMaxSockets; unsigned short iMaxUdpDg; char FAR * lpVendorInfo; } WSADATA, * LPWSADATA; Chương 2 1. Giới thiệu thư viện winsock Kết thúc Winsock Gọi hàm int WSACleanup(void); Chương 2 2. Tạo socket trong windows - Cú pháp SOCKET socket ( int af, int type, int protocol ); af: họ địa chỉ giao thức, thiết lập là AF_INET nếu ta sử dụng IPv4 type: kiểu giao thức của socket, thiết lập là SOCK_STREAM cho TCP/IP, SOCK_DGRAM cho UDP/IP Protocol: thiết lập là IPPROTO_TCP đối với TCP, IPPROTO_UDP đối với UDP Chương 2 2. Tạo socket trong windows - Địa chỉ winsock quản lý địa chỉ thông qua SOCKADDR_IN structure SOCKADDR_IN structure có dạng sau struct sockaddr_in { short sin_family; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8]; }; sin_family : AF_INET sin_addr : lưu trữ địa chỉ IP sin_port : port sin_zero : make the SOCKADDR_IN structure the same size as the SOCKADDR structure. Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock socket bind listen accept socket Address resolution connect Server client Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock 3.1 Server binding: int bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen ); Khi socket được tạo ra cần dùng hàm bind để bind tới địa chỉ s: socket name: kiểu địa chỉ socket struct sockaddr namelen: kích thước của name Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock Đoạn lệnh tạo socket và bind SOCKET s; SOCKADDR_IN tcpaddr; int port = 5150; s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); tcpaddr.sin_family = AF_INET; tcpaddr.sin_port = htons(port); tcpaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); bind(s, (SOCKADDR *)&tcpaddr, sizeof(tcpaddr)); Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock Listenning: lắng nghe kết nối từ client int listen( SOCKET s, int backlog ); backlog : chiều dài tối đa của hàng đợi kết nối Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock accepting: chấp nhận kết nối SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr, int FAR* addrlen ); addrlen: tham chiếu tới kích thước của SOCKADDR_IN structure Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock Chương trình phía server: #include #pragma comment(lib, "wsock32.lib") void main(void) { WSADATA wsaData; SOCKET ListeningSocket; SOCKET NewConnection; SOCKADDR_IN ServerAddr; SOCKADDR_IN ClientAddr; int Port = 5150; // Initialize Winsock version 2.2 WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData); Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock Chương trình phía server: // Create a new socket to listen for client connections. ListeningSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // Set up a SOCKADDR_IN structure that will tell bind that we ServerAddr.sin_family = AF_INET; ServerAddr.sin_port = htons(Port); ServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // Associate the address information with the socket using bind. bind(ListeningSocket, (SOCKADDR *)&ServerAddr, sizeof(ServerAddr)); // Accept a new connection when one arrives. NewConnection = accept(ListeningSocket, (SOCKADDR *) &ClientAddr,&ClientAddrLen)); // At this point you can do two things with these sockets. Wait // for more connections by calling accept again on ListeningSocket // and start sending or receiving data on NewConnection Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock Chương trình phía server: closesocket(NewConnection); closesocket(ListeningSocket); // When your application is finished handling the connections, // call WSACleanup. WSACleanup(); Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock 3.2 Client #include #pragma comment(lib, "wsock32.lib") void main(void) { WSADATA wsaData; SOCKET s; SOCKADDR_IN ServerAddr; int Port = 5150; // Initialize Winsock version 2.2 WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData); // Create a new socket to make a client connection. Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock 3.2 Client #include #pragma comment(lib, "wsock32.lib") void main(void) { WSADATA wsaData; SOCKET s; SOCKADDR_IN ServerAddr; int Port = 5150; // Initialize Winsock version 2.2 WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData); // Create a new socket to make a client connection. s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); Chương 2 3. Xây dựng chương trình giao tiếp có kết nối dùng winsock 3.2 Client // server IP: 136.149.3.29 ServerAddr.sin_family = AF_INET; ServerAddr.sin_port = htons(Port); ServerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("136.149.3.29"); // Make a connection to the server with socket s. connect(s, (SOCKADDR *) &ServerAddr, sizeof(ServerAddr)); // At this point you can start sending or receiving data on // the socket s. We will describe sending and receiving data closesocket(s); // When your application is finished handling the connection, call // WSACleanup. WSACleanup(); } Chương 2 4. Truyền/nhận dữ liệu Hàm send và WSASend (dùng cho socket version 2) Hàm send: int send( SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags ); buf : bộ đệm truyền dữ liệu flags: trạng thái send MSG_DONTROUTE, or MSG_OOB Chương 2 4. Truyền/nhận dữ liệu Hàm WSASend : int WSASend( SOCKET s, LPWSABUF lpBuffers, DWORD dwBufferCount, LPDWORD lpNumberOfBytesSent, DWORD dwFlags, LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine ); lpBuffers : buffer kiếu LPWSABUF dwBufferCount : số lượng buffer lpNumberOfBytesSent : số lượng bytes đã truyền dwFlags: số bản sao lpOverlapped and lpCompletionRoutine : thông số về đường truyền I/O Chương 2 4. Truyền/nhận dữ liệu Ví dụ hàm send: char sendbuff[2048]; int nBytes = 2048, nLeft, idx; // Fill sendbuff with 2048 bytes of data // Assume s is a valid, connected stream socket nLeft = nBytes; idx = 0; while (nLeft > 0) { ret = send(s, &sendbuff[idx], nLeft, 0); if (ret == SOCKET_ERROR) { // Error } nLeft -= ret; idx += ret; } Chương 2 4. Truyền/nhận dữ liệu Hàm recv and WSARecv int recv( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags ); flags: có giá trị 0, MSG_PEEK, or MSG_OOB Chương 2 4. Truyền/nhận dữ liệu Hàm WSARecv int WSARecv( SOCKET s, LPWSABUF lpBuffers, DWORD dwBufferCount, LPDWORD lpNumberOfBytesRecvd, LPDWORD lpFlags, LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine ); Chương 2 5. Xây dựng chương trình giao tiếp không kết nối dùng winsock socket bind recvfrom socket Address resolution sendto Server client Chương 2 5. Xây dựng chương trình giao tiếp không kết nối dùng winsock Hàm recvfrom int recvfrom( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags, struct sockaddr FAR* from, int FAR* fromlen ); flags : MSG_OOB or MSG_PEEK Chương 2 5. Xây dựng chương trình giao tiếp không kết nối dùng winsock Ví dụ hàm recvfrom #include #pragma comment(lib, "wsock32.lib") void main(void) { WSADATA wsaData; SOCKET ReceivingSocket; SOCKADDR_IN ReceiverAddr; int Port = 5150; char ReceiveBuf[1024]; int BufLength = 1024; SOCKADDR_IN SenderAddr; int SenderAddrSize = sizeof(SenderAddr); // Initialize Winsock version 2.2 WSAStartup(MAKEWORD(2 2) &wsaData); Chương 2 5. Xây dựng chương trình giao tiếp không kết nối dùng winsock Ví dụ hàm recvfrom // Create a new socket to receive datagrams on. ReceivingSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); // Set up a SOCKADDR_IN structure that will tell bind that we // want to receive datagrams from all interfaces using port // 5150. ReceiverAddr.sin_family = AF_INET; ReceiverAddr.sin_port = htons(Port); ReceiverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // Associate the address information with the socket using bind. bind(ReceivingSocket, (SOCKADDR *)&SenderAddr, sizeof(SenderAddr)); Chương 2 5. Xây dựng chương trình giao tiếp không kết nối dùng winsock Ví dụ hàm recvfrom // At this point you can receive datagrams on your bound socket. recvfrom(ReceivingSocket, ReceiveBuf, BufLength, 0, (SOCKADDR *)&SenderAddr, &SenderAddrSize); // When your application is finished receiving datagrams close // the socket. closesocket(ReceivingSocket); // When your application is finished call WSACleanup. WSACleanup(); } Chương 2 5. Xây dựng chương trình giao tiếp không kết nối dùng winsock hàm sendto int sendto( SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR * to, int tolen ); to : trỏ tới địa chỉ cần send tới Chương 2 5. Xây dựng chương trình giao tiếp không kết nối dùng winsock Ví dụ hàm sentto #include #pragma comment(lib, "wsock32.lib") void main(void) { WSADATA wsaData; SOCKET SendingSocket; SOCKADDR_IN ReceiverAddr; int Port = 5150; char SendBuf[1024]; int BufLength = 1024; // Initialize Winsock version 2.2 WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData); // Create a new socket to receive datagrams on. SendingSocket = socket(AF INET, SOCK DGRAM, IPPROTO UDP); Chương 2 5. Xây dựng chương trình giao tiếp không kết nối dùng winsock ReceiverAddr.sin_family = AF_INET; ReceiverAddr.sin_port = htons(Port); ReceiverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("136.149.3.29"); // Send a datagram to the receiver. sendto(SendingSocket, SendBuf, BufLength, 0, (SOCKADDR *)&ReceiverAddr, sizeof(RecieverAddr)); // When your application is finished sending datagrams close // the socket. closesocket(SendingSocket); // When your application is finished call WSACleanup. WSACleanup(); } Chương 2 6. Chế độ blocking của socket Nhận xét đoạn chương trình: SOCKET sock; char buff[256]; int done = 0, nBytes; ... while(!done) { nBytes = recv(sock, buff, 65); if (nBytes == SOCKET_ERROR) { printf("recv failed with error %d\n", WSAGetLastError()); Return; } DoComputationOnData(buff); } Chương 2 6. Chế độ blocking của socket Đoạn chương trình trên có trường hợp hàm rev sẽ không bao giờ nhận đủ dữ liệu phục vụ cho tác vụ nào đó nếu không có dữ liệu gửi tới vì lý do nào đó, lúc này chương trình sẽ bị chờ mãi mãi Giải pháp khác phục: tạo luồng nhận và xử lý riêng rẽ Chương 2 6. Chế độ blocking của socket #define MAX_BUFFER_SIZE 4096 // Initialize critical section (data) and create // an auto-reset event (hEvent) before creating the // two threads CRITICAL_SECTION data; HANDLE hEvent; SOCKET sock; TCHAR buff[MAX_BUFFER_SIZE]; int done=0; // Create and connect sock ... // Reader thread Chương 2 6. Chế độ blocking của socket void ReadThread(void) { int nTotal = 0, nRead = 0, nLeft = 0, nBytes = 0; while (!done) { nTotal = 0; nLeft = NUM_BYTES_REQUIRED; // However many bytes constitutes // enough data for processing // (i.e. non-zero) Chương 2 6. Chế độ blocking của socket while (nTotal != NUM_BYTES_REQUIRED) { EnterCriticalSection(&data); nRead = recv(sock, &(buff[MAX_BUFFER_SIZE - nBytes]), nLeft, 0); if (nRead == -1) { printf("error\n"); ExitThread(); } nTotal += nRead; nLeft -= nRead; nBytes += nRead; LeaveCriticalSection(&data); } SetEvent(hEvent); } } Chương 2 6. Chế độ blocking của socket // Computation thread void ProcessThread(void) { WaitForSingleObject(hEvent); EnterCriticalSection(&data); DoSomeComputationOnData(buff); // Remove the processed data from the input // buffer, and shift the remaining data to // the start of the array nBytes -= NUM_BYTES_REQUIRED; LeaveCriticalSection(&data); }