Триколор 

Программирование winsock. Пример: безопасная многопоточная DLL для обмена сообщениями через сокет. Пример: подключение клиента к серверу

Winsock для всех (часть 1)

И так, что же такое Winsock и с чем его едят? Если сказать в "двух словах", то Winsock это интерфейс, который упрощает разработку сетевых приложений под Windows. Всё что нам нужно знать, это то что Winsock представляет собою интерфейс между приложением и транспортным протоколом, выполняющим передачу данных.

Не будем вдаваться в детали внутренней архитектуры, ведь нас интересует не то, как он устроен внутри, а то, как использовать функции, предоставляемые Winsock пользователю для работы. Наша задача - на конкретных примерах разобраться с механизмом действия WinsockAPI. "Для чего это можно использовать? Ведь существуют библиотеки, упрощающие работу с сетями и имеющие простой интерфейс?" - спросите вы. Я отчасти согласен с этим утверждением, но по-моему полностью универсальных библиотек, ориентированных под все задачи существовать не может. Да и к тому же, намного приятней разобраться во всём самому, не чувствуя неловкости перед "чёрным ящиком" принципа работы которого не понимаешь, а лишь используешь как инструмент:) Весь материал рассчитан на новичков. Я думаю с его освоением не будет никаких проблем. Если вопросы всё-таки возникнут, пишите на [email protected] . Отвечу всем. Для иллюстрации примеров будем использовать фрагменты кода Microsoft VC++. Итак, приступим!

Winsock - с чего начать?

Итак, первый вопрос - если есть Winsock, то как его использовать? На деле всё не так уж и сложно. Этап первый - подключение библиотек и заголовков.

#include "winsock.h" или #include "winsock2.h" - в зависимости от того, какую версию Winsock вы будете использовать
Так же в проект должны быть включены все соответствующие lib-файлы (Ws2_32.lib или Wsock32.lib)

Шаг 2 - инициализация.

Теперь мы можем спокойно использовать функции WinsockAPI. (полный список функций можно найти в соответствующих разделах MSDN).

Для инициализации Winsock вызываем функцию WSAStartup

int WSAStartup(WORD wVersionRequested, (in) LPWSADATA lpWSAData (out));


Параметр WORD wVersionRequested - младший байт - версия, старший байт - под.версия, интерфейса Winsock. Возможные версии - 1.0, 1.1, 2.0, 2.2... Для "сборки" этого параметра используем макрос MAKEWORD. Например: MAKEWORD (1, 1) - версия 1.1. Более поздние версии отличаются наличием новых функций и механизмов расширений. Параметр lpWSAData - указатель на структуру WSADATA. При возврате из функции данная структура содержит информацию о проинициализированной нами версии WinsockAPI. В принципе, ёё можно игнорировать, но если кому-то будет интересно что же там внутри - не поленитесь, откройте документацию;)

Так это выглядит на практике:

WSADATA ws;
//...
if (FAILED (WSAStartup (MAKEWORD(1, 1), &ws)))
{
// Error...
error = WSAGetLastError();
//...
}


В таком случае можно получить расширенную информацию об ошибке используя вызов WSAGetLastError(). Данная функция возвращает код ошибки (тип int)

Шаг 3 - создание сокета.

Итак, мы можем приступить к следующему этапу - создания основного средства коммуникации в Winsock- сокета (socket). С точки зрения WinsockAPI сокет - это дескриптор, который может получать или отправлять данные. На практике всё выглядит так: мы создаём сокет с определёнными свойствами и используем его для подключения, приёма/передачи данных и т.п. А теперь сделаем небольшое отступление... Итак, создавая сокет мы должны указать его параметры: сокет использует TCP/IP протокол или IPX (если TCP/IP, то какой тип и т.д.). Так как следующие разделы данной статьи будут ориентированы на TCP/IP протокол, то остановимся на особенностях сокетов использующих этот протокол. Мы можем создать два основных типа сокетов работающих по TCP/IP протоколу - SOCK_STREAM и SOCK_DGRAM (RAW socket пока оставим в покое:)). Разница в том, что для первого типа сокетов (их еще называют TCP или connection-based socket), для отправки данных сокет должен постоянно поддерживать соединение с адресатом, при этом доставка пакета адресату гарантирована. Во втором случае наличие постоянного соединения не нужно, но информацию о том, дошел ли пакет, или нет - получить невозможно (так называемые UDP или connectionless sockets). И первый и второй типы сокетов имеют своё практическое применение. Начнём наше знакомство с сокетами с TCP (connection-based) сокетов.

Для начала объявим его:

Создать сокет можно с помощью функции socket

SOCKET socket (int af (in), // протокол (TCP/IP, IPX...)
int type (in), // тип сокета (SOCK_STREAM/SOCK_DGRAM)
int protocol (in) // для Windows приложений может быть 0
);


Пример:

if (INVALID_SOCKET == (s = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0)))
{
// Error...
error = WSAGetLastError();
// ...
}


При ошибке функция возвращает INVALID_SOCKET. В таком случае можно получить расширенную информацию об ошибке используя вызов WSAGetLastError().

Шаг 4 -устанавливаем соединение.

В предыдущем примере мы создали сокет. Что же теперь с ним делать? :) Теперь мы можем использовать этот сокет для обмена данными с другими клиентами winsock-клиентами и не только. Для того, что бы установить соединение с другой машиной необходимо знать ее IP адрес и порт. Удалённая машина должна "слушать" этот порт на предмет входящих соединений (т.е. она выступает в качестве сервера). В таком случае наше приложение это клиент.

Для установки соединения используем функцию connect.

int connect(SOCKET s, // сокет (наш сокет)
const struct sockaddr FAR *name, // адрес
int namelen // длинна адреса
);


Пример:

// Объявим переменную для хранения адреса
sockaddr_in s_addr;

// Заполним ее:
ZeorMemory (&s_addr, sizeof (s_addr));
// тип адреса (TCP/IP)
s_addr.sin_family = AF_INET;
//адрес сервера. Т.к. TCP/IP представляет адреса в числовом виде, то для перевода
// адреса используем функцию inet_addr.
s_addr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr ("193.108.128.226");
// Порт. Используем функцию htons для перевода номера порта из обычного в //TCP/IP представление.
s_addr.sin_port = htons (1234);


При ошибке функция возвращает SOCKET_ERROR.
Теперь сокет s связан с удаленной машиной и может посылать/принимать данные только с нее.

Шаг 5 - посылаем данные.

Для того что бы послать данные используем функцию send

int send(SOCKET s, // сокет- отправитель
const char FAR *buf, // указатель на буффер с данными
int len, // длинна данных
);


Пример использования данной функции:

if (SOCKET_ERROR == (send (s, (char*) & buff), 512, 0))
{
// Error...
error = WSAGetLastError();
// ...
}


При ошибке функция возвращает SOCKET_ERROR.
Длинна пакета данных ограничена самим протоколом. Как узнать максимальную длину пакета данных мы рассмотрим в следующий раз. Возврат из функции не происходит до тех пор, пока данные не будут отправлены.

Шаг 6 -принимаем данные.

Принять данные от машины с которой мы предварительно установили соединение позволяет функция recv.

int recv(SOCKET s, // сокет- получатель
char FAR *buf, // адрес буфера для приёма данных
int len, // длинна буфера для приёма данных
int flags // флаги (может быть 0)
);


Если вы заранее не знаете размер входящих данных, то длинна буфера-получателя должна быть не меньше чем максимальный размер пакета, иначе сообщение может не поместится в него и будет обрезано. В этом случае функция возвращает ошибку.
Пример:

int actual_len = 0;

If (SOCKET_ERROR == (actual_len = recv (s, (char*) & buff), max_packet_size, 0))
{
// Error...
error = WSAGetLastError();
// ...
}


Если данные получены, то функция возвращает размер полученного пакета данных (а примере - actual_len) При ошибке функция возвращает SOCKET_ERROR. Заметьте, что функции send/recv будут ждать пока не выйдет тайм-аут или не отправится/придет пакет данных. Это соответственно вызывает задержку в работе программы. Как этого избежать читайте в следующих выпусках.

Шаг 6 -закрываем соединение.

Процедура закрытия активного соединения происходит с помощью функций shutdown и closesocket. Различают два типа закрытия соединений: abortive и graceful. Первый вид - это экстренное закрытие сокета (closesocket). В таком случае соединение разрывается моментально. Вызов closesocket имеет мгновенный еффект. После вызова closesocket сокет уже недоступен. Как закрыть сокет с помощью shutdown/closesocket читайте в следующих выпусках, так как эта тема требует более полного знания Winsock.

int shutdown(SOCKET s, // Закрываемый сокет
int how // Способ закрытия
);


int closesocket(SOCKET s // Закрываемый сокет
);


Пример:

closesocket (s);

Как видите, рассмотренный нами Winsock-механизм обмена данными очень прост. От программиста требуется лишь выработать свой "протокол" общения удалённых машин и реализовать его с помощью данных функций. Конечно, рассмотренные нами примеры не отражают всех возможностей Winsock. В наших статьях мы постараемся рассмотреть наиболее важные на наш взгляд особенности работы с Winsock. Stay tuned. :)
В следующем выпуске читайте:

  • Пишем простейшее winsock приложение.
  • UDP сокеты - приём/доставка негарантированных пакетов
  • Решаем проблему "блокировки" сокетов.

Сетевеая библиотека Winsock Сетевеая библиотека Winsock Работа с сетью через компоненты delphi очень удобна и достаточно проста, но слишком уж медленна. Это можно исправить, если напрямую обращаться к сетевой библиотеке окошек - winsock. Сегодня мы познакомимся с ее основами. Что такое winsock Библиотека winsock состоит из одного лишь файла winsock.dll. Она очень хорошо подходит для создания простых приложений, потому что в ней реализованы все необходимые функции для создания соединения и приема/передачи файлов. Зато сниффер создавать даже не пытайся. В winsock нет ничего для доступа к заголовкам пакетов. ms обещала встроить эти необходимые продвинутому челу вещи в winsock2, но, как всегда, прокатила нас задницей по наждачной бумаге и сказала, мол, обойдемся. Чем хороша эта библиотека, так это тем, что все ее функции одинаковы для многих платформ и языков программирования. Так, например, если мы напишем сканер портов, его легко можно будет перенести на язык С/С++ и даже написать что-то подобное в *nix, потому что там сетевые функции называются так же и имеют практически те же параметры. Разница между сетевой библиотекой windows и linux минимальна, хотя и есть. Но так и должно быть, ведь Билл не может по-человечески, и ему обязательно надо выпендриться. Сразу же предупрежу, что мы будем изучать winsock2, а delphi поддерживает только первую версию. Чтобы он смог увидеть вторую, нужно скачать заголовочные файлы для 2-й версии их можно найти в интернете. Вся работа сетевой библиотеки построена вокруг понятия socket - это как бы виртуальный сетевой канал. Для соединения с сервером ты должен подготовить такой канал к работе и потом можешь соединяться на любой порт серванта. Все это лучше всего увидеть на практике, но я попробую дать тебе сейчас общий алгоритм работы с сокетами: 1. Инициализируем библиотеку winsock. 2. Инициализируем socket (канал для связи). После инициализации у нас должна быть переменная, указывающая на новый канал. Созданный socket - это, можно сказать, что открытый порт на твоем компе. Порты есть не только на серванте, но и у тебя, и когда происходит передача данных между компами, то она происходит между сетевыми портами. 3. Можно присоединяться к серверу. В каждой функции для работы с сетью первым параметром обязательно указывается переменная, указывающая на созданный канал, через который будет происходить соединение. Стартуем winsock Самое первое, что надо сделать - стартануть библиотеку (для юниксоидов это не нужно делать). Для этого нужно вызвать функцию wsastartup. У нее есть два параметра: - Версия winsock, которую мы хотим стартануть. Для версии 1.0 нужно указать makeword(1,0), но нам нужна вторая, значит, будем указывать makeword(2,0). - Структура типа twsadata, в которой будет возвращена информация о найденном winsock. Теперь узнаем, как нужно закрывать библиотеку. Для этого нужно вызвать функцию wsacleanup, у которой нет параметров. В принципе, если ты не закроешь winsock, то ничего критического не произойдет. После выхода из программы все само закроется, просто освобождение ненужного сразу после использования является хорошим тоном в кодинге. Первый пример Давай сразу напишем пример, который будет инициализировать winsock и выводить на экран информацию о нем. Создай в delphi новый проект. Теперь к нему надо подключить заголовочные файлы winsock 2-й версии. Для этого надо перейти в раздел uses и добавить туда модуль winsock2. Если ты попробуешь сейчас скомпилировать этот пустой проект, то delphi проругается на добавленный модуль. Это потому, что он не может найти сами файлы. Если ты скачал заголовочные файлы winsock2, то можно поступить двумя способами: 1. Сохранить новый проект в какую-нибудь диру и туда же забросить файлы winsock2.pas, ws2tcpip.inc, wsipx.inc, wsnwlink.inc и wsnetbs.inс. Неудобство этого способа - в каждый проект, использующий winsock2, надо забрасывать заголовочные файлы. 2. Можно забросить эти файлы в диру delphilib, и тогда уж точно любой проект найдет их. Шкодим Теперь создай форму с кнопкой и полем вывода. После этого создай обработчик события onclick для кнопки и напиши там следующий текст:

procedure tform1.button1click (sender: tobject ) ;
var
info:twsadata;
begin
wsastartup(makeword(2 ,0 ) , info) ;
versionedit.text :=inttostr (info.wversion ) ;
descriptionedit.text :=info.szdescription ;
systemstatusedit.text :=info.szsystemstatus ;
wsacleanup;
end ;

В самом начале я стартую winsock с помощью wsastartup. В нем я запрашиваю 2-ю версию, а информация о текущем состоянии мне будет возвращена в структуру info. После этого я вывожу полученную инфу для всеобщего просмотра. При выводе информации о версии у меня есть небольшая проблема, потому что свойство wversion структуры info имеет числовой тип, а для вывода мне надо преобразовать его в строку. Для этого я выполняю преобразование с помощью inttostr.
Подготовка разъема
Прежде чем производить коннект к серверу, надо еще подготовить socket к работе. Этим и займемся. Для подготовки нужно выполнить функцию socket, у которой есть три параметра: 1. Тип используемой адресации. Нас интересует Инет, поэтому мы будем указывать pf_inet или af_inet. Как видишь, оба значения очень похожи и показывают одну и ту же адресацию, только в первом случае работа будет синхронной, а во втором асинхронной. 2. Базовый протокол. Здесь мы должны указать, на основе какого протокола будет происходить работа. Ты должен знать, что существует два базовых протокола - tcp (с надежным соединением) и udp (не производящий соединений, а просто выплевывающий данные в порт). Для tcp в этом параметре надо указать sock_stream, а если нужен udp, то указывай sock_dgram. 3. Вот здесь мы можем указывать, какой конкретно протокол нас интересует. Возможных значений тут немерено (например, ipproto_ip, ipport_echo, ipport_ftp и т.д.). Если хочешь увидеть все, то открывай файл winsock2.pas и запускай поиск по ipport_, и все что ты найдешь - это и будут возможные протоколы.
Синхронность/асинхронность
Теперь я хочу тебя познакомить с синхронностью и асинхронностью работы порта. Разница в этих двух режимах следующая. Синхронная работа: когда ты вызываешь функцию, то программа останавливается и ждет полного ее выполнения. Допустим, что ты запросил коннект с сервером. Прога тут же тормозит и ждет, пока не произойдет коннект или ошибка. Асинхронная работа: при этом режиме программа не спотыкается о каждую сетевую функцию. Допустим, что ты запросил все тот же коннект с сервером. Твоя прога посылает запрос на соединение и тут же продолжает выполнять следующие действия, не дожидаясь физического контакта с сервантом. Это очень удобно (но тяжело в кодинге), потому что можно использовать время, пока произойдет контакт, в своих целях. Единственное, что ты не можешь делать - вызывать сетевые функции, пока не произойдет реального физического контакта. Недостаток в том, что самому приходится следить за тем, когда закончится выполнение функции и можно будет дальше работать с сетью.
Полный коннект
Сокет готов, а значит, можно произвести соединение с сервером. Для этого в библиотеки winsock есть функция connect. У этой функции есть три параметра: 1. Переменная-сокет, которую мы получили после вызова функции socket. 2. Структура типа tsockaddr. 3. Размер структуры, указанной во втором параметре. Для того чтобы узнать размер, можно воспользоваться функцией sizeof и указать в качестве параметра структуру. Структура tsockaddr очень сложная, и описывать ее полностью нет смысла. Лучше мы познакомимся с нею на практике, а пока я покажу только основные поля, которые должны быть заполнены. sin_family - семейство используемой адресации. Здесь нужно указывать то же, что указывали в первом параметре при создании сокета (для нас это Рf_inet или af_inet). sin_addr - адрес сервера, куда мы хотим присоединиться. sin_port - порт, на который мы хотим приконнектиться. На деле это будет выглядеть так:

var

addr : tsockaddr;

begin

addr .sin_family := af_inet;

addr .sin_addr := servername;

addr .sin_port := htons(21 ) ;

Connect(fsocket, @addr , sizeof (addr ) ) ;

end ;

shutdown
Ну и напоследок - функция для закрытия соединения - closesocket. В качестве параметра нужно указать переменную-сокет.

Довольно теории, даешь WinSock!

Итак, сейчас в наличии имеются две версии WinSock: 1.1 и 2. Я предлагаю использовать вторую версию. Что же мы будем делать дальше? Мы напишем клиент-серверную версию игры "Камень-ножницы-бумага" Сервер будет мульти-потоковым консольным приложением, клиент будет написан на DirectX.

Для начала, я покажу, как организован WinSock, объясню различные способы программирования сокетов и опишу функции, которые для этого используются. После того, как мы разберёмся с WinSock-м, мы напишем с помощью него игрушку, о которой я упомянул выше.

Для того чтобы использовать WinSock вы должны подключить соответствующий заголовочный файл и добавить ws2_32.lib в ваш проект. Теперь всё готово, чтобы программировать под WinSock. Но как он работает и с чего начать?

Существуют несколько способов программирования сокетов. Вы можете использовать базовые функции UNIX/Berkley, либо функции специализированные под Microsoft Windows, либо использовать объектно-ориентированную MFC версию сокетов. В начале я хотел использовать именно ОО версию сокетов, т.к. считаю, что классы делают API более удобоваримым. Но это не просто классы, это MFC. "Сделано так сложно, как только возможно" - это их лозунг. Нет, MFC это конечно здорово, но тот факт, что вы должны создать приложение Win32 и обрабатывать сокеты через Windows сообщения, посылаемые вашей программе, огорчает, особенно в случае сервера. Зачем нам делать сервер как приложение Win32? Это бессмысленно. Чтобы упростить себе задачу, мы будем использовать самые основные UNIX/Berkley-функции для сервера.

Типы данных.

Sockaddr_in(sockaddr)

Описание: тип sockaddr_in используется для описания соединения через сокеты. Он также содержит в себе IP-адрес и номер порта. Это TCP ориентированная версия sockaddr . Мы будем использовать sockaddr_in для создания сокетов.

struct sockaddr_in { short sin_family; // тип протокола (должен быть - AF_INET) u_short sin_port; // Номер порта сокета struct in_addr sin_addr; // IP-адрес char sin_zero[ 8 ] ; // не используется };

Описание: WSAData используется тогда, когда вы загружаете и инициализируете библиотеку ws2_32.dll . Этот тип используется в качестве возвращаемого значения функцией WSAStartup() . Используйте её для определения версии WinSock на компьютере.

Описание: Этот тип данных используется для хранения дескриптора сокета. Эти дескрипторы используются для идентификации сокета. По правде говоря, SOCKET это всего лишь unsigned int.

Ну, что же, начнем программировать

Для начала нужно загрузить ws2_32.dll:

// Этот код должен присутствовать в любой программе, использующей WinSock WSADATA w; // используется для хранения информации о версии сокета int error = WSAStartup (0x0202 , &w) ; // заполняем w if (error) { // какая-то ошибка return ; } if (w.wVersion != 0x0202 ) { // не та версия сокетов! WSACleanup () ; // выгружаем ws2_32.dll return ; }

У вас наверняка возник вопрос - что значит 0x0202? Это значит версия 2.2. Если понадобится версия 1.1, то это число нужно изменить на 0x0101. WSAStartup() заполняет переменную типа WSADATA и загружает динамическую библиотеку сокетов. WSACleanup(), соответственно, её выгружает.

Создаём сокет (create a socket)

SOCKET s = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // Создаём сокет

В общем-то, это всё, что нужно для создания сокета, но необходимо ещё связать (bind ) его с некоторым портом, когда вы захотите непосредственно начать с ним работу. Константа AF_INET определена где-то в недрах winsock2.h. Если какая-нибудь функция потребует от вас что-то вроде семейства адреса (address family ) или int af , просто указывайте AF_INET. Константа SOCK_STREAM нужна для создания потокового (TCP/IP) сокета. Вы также можете создать UPD сокет, но как указывалось выше, он не так надёжен, как TCP. Значение последнего параметра будет нулём. Это всего лишь означает, что для вас будет автоматически выбран правильный протокол (это должен быть TCP/IP).

Назначаем нужный порт сокету (связываем (bind socket) порт и сокет):

// Запомните! Вам следует связывать только сокеты сервера, а не клиента // Функция WSAStartup вызвана sockaddr_in addr; // переменная для TCP сокета addr.sin_family = AF_INET; // Семейство адресов - Internet addr.sin_port = htons (5001 ) ; // Назначаем 5001 порт сокету addr.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY) ; // Без конкретного адреса if (bind(s, (LPSOCKADDR) &addr, sizeof (addr) ) == SOCKET_ERROR) { // ошибка WSACleanup () ; // выгружаем WinSock return ; }

Этот код может показаться запутанным, но это не так. Addr описывает сокет, определяя порт. Но может возникнуть вопрос: "А как же насчёт IP-адреса?". Мы установили его как INADDR_ANY. Это позволит нам не заботиться о конкретном адресе. Нам нужно лишь обозначить номер порта, который мы хотим использовать для соединения. Почему мы используем htons() и htonl()? Эти функции преобразуют переменные типа short и long, соответственно, к формату понятному для сети. Например, если номер порта 7134 (число типа short), то необходимо вызвать функцию htons(7134). Для IP-адреса нам приходится использовать htonl(). Но что если мы захотим фактически задать IP-адрес? Мы должны использовать функцию inet_addr(). Например, inet_addr ("129.42.12.241"). Эта функция преобразует строчку адреса, удаляет из неё точки и приводит её к типу long.

Прослушивание связанного порта (listen port )

// WSAStartup () вызвана // SOCKET s уже указывает на созданный сокет if (listen(s,5 ) ==SOCKET_ERROR) { // ошибка! Прослушивание не возможно WSACleanup () ; return ; } // прослушиваем:

Здесь мы приняли соединение от клиента, который хочет вступить игру. Есть ещё кое-что интересное в строчке listen (SOCKET s, int backlog). Что такое backlog ? Backlog - это число клиентов, которые могут подсоединиться, пока мы используем сокет, т.е. этим клиентам придётся подождать, пока сервер договорится о соединении с другими клиентами. Например, если вы указываете в качестве backlog-а 5, а пытается присоединиться 7 человек, то последние 2 получат сообщения об ошибке и будут вынуждены устанавливать соединение позднее. Обычно, этот параметр лежит в интервале от 2 до 10, в зависимости от максимальной вместимости сервера.

Попытка соединения с сокетом (try & connect socket )

// WSAStartup () вызвана // SOCKET s уже указывает на созданный сокет // s связан с портом с помощью sockaddr_in. sockaddr_in target; target.sin_family = AF_INET; // семество адресов - Интернет target.sin_port = htons (5001 ) ; // порт сервера target.sin_addr.s_addr = inet_addr ("52 .123 .72 .251 ") ; // IP-адрес сервера if (connect(s, target, sizeof (target) ) == SOCKET_ERROR) { // ошибка соединения WSACleanup () ; return ; }

В принципе, это всё, что нужно для запроса соединения. Переменная target обозначает тот сокет, к которому мы пытаемся присоединиться (сервер). Функция connect() запрашивает сокет (со стороны клиента), описание сокета присоединения (со стороны сервера) и размер переменной этого описания. Эта функция всего лишь посылает запрос соединения и ждет ответа от сервера, сообщая при этом обо всех случившихся ошибках.

Приём соединения(accepting a connection )

// WSAStartup () вызвана // SOCKET s уже указывает на созданный сокет // s связан с портом с помощью sockaddr_in. // сокет s прослушивается #define MAX_CLIENTS 5 ; // только для ясности int number_of_clients = 0 ; SOCKET client[ MAX_CLIENTS] ; // сокеты клиентов sockaddr client_sock[ MAX_CLIENTS] ; // описание клиентских сокетов while (number_of_clients < MAX_CLIENTS) // подсоединилось ли MAX_CLIENTS клиентов? { client[ number_of_clients] = // принимаем запрос соединения accept (s, client_sock[ number_of_clients] , &addr_size) ; if (client[ number_of_clients] == INVALID_SOCKET) { // ошибка соединения WSACleanup () ; return ; } else { // клиент успешно присоединился // запускаем поток для связи с клиентом startThread (client[ number_of_clients] ) ; number_of_clients++; } }

В общем-то, здесь и так всё ясно. Количество клиентов не обязательно задавать выражением MAX_CLIENTS. Здесь оно используется только в целях повышения ясности и простоты восприятия этого кода. number_of_clients - переменная, которая содержит число подсоединившихся клиентов. client - массив типа SOCKET, который используется для хранения дескрипторов сокетов подсоединившихся клиентов. client_sock - массив типа sockaddr , содержащий информацию о типе соединения, номере порта и др. Обычно, он нам не очень нужен, хотя некоторые функции требуют описание соединения как параметр. Основной цикл всего лишь ожидает запроса на соединение, затем принимает его и запускает поток для общения с клиентом.

Отсылка данных (writing or sending )

// SOCKET s инициализирован char buffer[ 11 ] ; // буффер из 11-ти символов sprintf (buffer, "Whatever:") ; send (s, buffer, sizeof (buffer) , 0 ) ;

Второй параметр функции send() - это переменная типа char FAR *buf , которая является указателем на буфер с данными, который мы хотим отослать. Третий параметр - это размер отсылаемого буфера. Последний параметр для выставления различных флагов. Мы не будем его использовать и оставим нулём.

Приём данных (reading or receiving )

// SOCKET s инициализирован char buffer[ 80 ] ; // буфер из 80 символов recv (s, buffer, sizeof (buffer) , 0 ) ;

recv () , в значительной степени, похожа на send () , за исключением того, что мы не передаем данные, а принимаем.

Преобразования строкового адреса (IP-адреса или имени хоста) в числовой адрес, используемый при соединении (resolving IP-address ).

Самоучитель игры на WINSOCK

Сокеты (sockets) представляют собой высокоуровневый унифицированный интерфейс взаимодействия с телекоммуникационными протоколами. В технической литературе встречаются различные переводы этого слова - их называют и гнездами, и соединителями, и патронами, и патрубками, и т.д. По причине отсутствия устоявшегося русскоязычного термина, в настоящей статье сокеты будет именоваться сокетами и никак иначе.

Программирование сокетов несложно само по себе, но довольно поверхностно описано в доступной литературе, а Windows Sockets SDK содержит многоженство ошибок как в технической документации, так и в прилагаемых к ней демонстрационных примерах. К тому же имеются значительные отличия реализаций сокетов в UNIX и в Windows, что создает очевидные проблемы.

Автор постарался дать максимально целостное и связанное описание, затрагивающее не только основные моменты, но и некоторые тонкости не известные рядовым программистам. Ограниченный объем журнальной статьи не позволяет рассказать обо всем, поэтому, пришлось сосредоточиться только на одной реализации сокетов - библиотеке Winsock 2, одном языке программирования - Си/Си ++ (хотя сказанное большей частью приемлемо к Delphi, Perl и т. д.) и одном виде сокетов - блокируемых синхронных сокетах .

ALMA MATER

Основное подспорье в изучении сокетов - Windows Sockets 2 SDK. SDK - это документация, набор заголовочных файлов и инструментарий разработчика. Документация не то, чтобы очень хороша - но все же написана достаточна грамотно и позволяет, пускай, не без труда, освоить сокеты даже без помощи какой-либо другой литературы. Причем, большинство книг, имеющиеся на рынке, явно уступают Microsoft в полноте и продуманности описания. Единственный недостаток SDK - он полностью на английском (для некоторых это очень существенно).

Из инструментария, входящего в SDK, в первую очередь хотелось бы выделить утилиту sockeye.exe - это настоящий "тестовый стенд" разработчика. Она позволяет в интерактивном режиме вызывать различные сокет-функции и манипулировать ими по своему усмотрению.

Демонстрационные программы, к сожалению, не лишены ошибок, причем порой довольно грубых и наводящих на мысли - а тестировались ли эти примеры вообще? (Например, в исходном тексте программы simples.c в вызове функций send и sendto вместо strlen стоит sizeof) В то же время, все примеры содержат множество подробных комментариев и раскрывают довольно любопытные приемы нетрадиционного программирования, поэтому ознакомится с ними все-таки стоит.

Из WEB-ресуросов, посвященных программированию сокетов, и всему, что с ними связано, в первую очередь хотелось бы отметить следующие три: sockaddr.com; www.winsock.com и www.sockets.com.

Обзор сокетов

Библиотека Winsock поддерживает два вида сокетов - синхронные (блокируемые ) и асинхронные (неблокируемые ). Синхронные сокеты задерживают управление на время выполнения операции, а асинхронные возвращают его немедленно, продолжая выполнение в фоновом режиме, и, закончив работу, уведомляют об этом вызывающий код.

ОС Windows 3.x поддерживает только асинхронные сокеты, поскольку, в среде с корпоративной многозадачностью захват управления одной задачей "подвешивает" все остальные, включая и саму систему. ОС Windows 9x\NT поддерживают оба вида сокетов, однако, в силу того, что синхронные сокеты программируются более просто, чем асинхронные, последние не получили большого распространения. Эта статья посвящена исключительно синхронным сокетам (асинхронные - тема отдельного разговора).

Сокеты позволяют работать со множеством протоколов и являются удобным средством межпроцессорного взаимодействия, но в данной статье речь будет идти только о сокетах семейства протоколов TCP/IP, использующихся для обмена данными между узлами сети Интернет. Все остальные протоколы, такие как IPX/SPX, NetBIOS по причине ограниченности объема журнальной статьи рассматриваться не будут.

Независимо от вида, сокеты делятся на два типа - потоковые и дейтаграммные . Потоковые сокеты работают с установкой соединения, обеспечивая надежную идентификацию обоих сторон и гарантируют целостность и успешность доставки данных. Дейтаграмные сокеты работают без установки соединения и не обеспечивают ни идентификации отправителя, ни контроля успешности доставки данных, зато они заметно быстрее потоковых.

Выбор того или иного типа сокетов определяется транспортным протоколом на котором работает сервер, - клиент не может по своему желанию установить с дейтаграммным сервером потоковое соединение.

Замечание : дейтаграммные сокеты опираются на протокол UDP, а потоковые на TCP.

Первый шаг, второй, третий

Для работы с библиотекой Winsock 2.х в исходный тест программы необходимо включить директиву "#include ", а в командной строке линкера указать "ws2_32.lib". В среде разработки Microsoft Visual Studio для этого достаточно нажать <Alt-F7 >, перейти к закладке "Link" и к списку библиотек, перечисленных в строке "Object/Library modules", добавить "ws2_32.lib", отделив ее от остальных символом пробела.

Перед началом использования функций библиотеки Winsock ее необходимо подготовить к работе вызовом функции "int WSAStartup (WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData)" передав в старшем байта слова wVersionRequested номер требуемой версии, а в младшем - номер подверсии.

Аргумент lpWSAData должен указывать на структуру WSADATA , в которую при успешной инициализации будет занесена информация о производителе библиотеки. Никакого особенного интереса она не представляет и прикладное приложение может ее игнорировать. Если инициализация проваливается, функция возвращает ненулевое значение.

Второй шаг – создание объекта "сокет". Это осуществляется функцией "SOCKET socket (int af, int type, int protocol) ". Первый слева аргумент указывает на семейство используемых протоколов. Для Интернет - приложений он должен иметь значение AF_INET.

Следующий аргумент задает тип создаваемого сокета - потоковый (SOCK_STREAM ) или дейтаграммный (SOCK_DGRAM ) (еще существуют и сырые сокеты, но они не поддерживаются Windows - см раздел "Сырые сокеты").

Последний аргумент уточняет какой транспортный протокол следует использовать. Нулевое значение соответствует выбору по умолчанию: TCP - для потоковых сокетов и UDP для дейтаграммных. В большинстве случаев нет никакого смысла задавать протокол вручную и обычно полагаются на автоматический выбор по умолчанию.

Если функция завершилась успешно она возвращает дескриптор сокета, в противном случае INVALID_SOCKET.

Дальнейшие шаги зависит от того, являет приложение сервером или клиентом. Ниже эти два случая будут описаны раздельно.

Клиент: шаг третий - для установки соединения с удаленным узлом потоковый сокет должен вызвать функцию "int connect (SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen)" . Датаграмные сокеты работают без установки соединения, поэтому, обычно не обращаются к функции connect.

Примечание : за словом "обычно" кроется один хитрый примем программирования - вызов connect позволяет дейтаграмному сокету обмениваться данными с узлом не только функциями sendto, recvfrom, но и более удобными и компактными send и recv. Эта тонкость описана в Winsocket SDK и широко используется как самой Microsoft, так и сторонними разработчикам. Поэтому, ее использование вполне безопасно.

Первый слева аргумент - дескриптор сокета, возращенный функцией socket; второй - указатель на структуру "sockaddr ", содержащую в себе адрес и порт удаленного узла с которым устанавливается соединение. Структура sockaddr используется множеством функций, поэтому ее описание вынесено в отдельный раздел "Адрес раз, адрес два". Последний аргумент сообщает функции размер структуры sockaddr.

После вызова connect система предпринимает попытку установить соединение с указанным узлом. Если по каким-то причинам это сделать не удастся (адрес задан неправильно, узел не существует или "висит", компьютер находится не в сети), функция возвратит ненулевое значение.

Сервер: шаг третий – прежде, чем сервер сможет использовать сокет, он должен связать его с локальным адресом. Локальный, как, впрочем, и любой другой адрес Интернета, состоит из IP-адреса узла и номера порта. Если сервер имеет несколько IP адресов, то сокет может быть связан как со вмести ними сразу (для этого вместо IP-адреса следует указать константу INADDR_ANY равную нулю), так и с каким-то конкретным одним.

Связывание осуществляется вызовом функции "int bind (SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen)". Первым слева аргументом передается дескриптор сокета, возращенный функций socket, за ним следуют указатель на структуру sockaddr и ее длина (см. раздел "Адрес раз, адрес два ").

Строго говоря, клиент также должен связывать сокет с локальным адресом перед его использованием, однако, за него это делает функция connect, ассоциируя сокет с одним из портов, наугад выбранных из диапазона 1024-5000. Сервер же должен "садиться" на заранее определенный порт, например, 21 для FTP, 23 для telnet, 25 для SMTP, 80 для WEB, 110 для POP3 и т.д. Поэтому ему приходится осуществлять связывание "вручную".

При успешном выполнении функция возвращает нулевое значение и ненулевое в противном случае.

Сервер: шаг четвертый - выполнив связывание, потоковый сервер переходит в режим ожидания подключений, вызывая функцию "int listen (SOCKET s, int backlog) ", где s – дескриптор сокета, а backlog – максимально допустимый размер очереди сообщений.

Размер очереди ограничивает количество одновременно обрабатываемых соединений, поэтому, к его выбору следует подходить "с умом". Если очередь полностью заполнена, очередной клиент при попытке установить соединение получит отказ (TCP пакет с установленным флагом RST). В то же время максимально разумное количество подключений определяются производительностью сервера, объемом оперативной памяти и т.д.

Датаграммные серверы не вызывают функцию listen, т.к. работают без установки соединения и сразу же после выполнения связывания могут вызывать recvfrom для чтения входящих сообщений, минуя четвертый и пятый шаги.

Сервер: шаг пятый – извлечение запросов на соединение из очереди осуществляется функцией "SOCKET accept (SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr, int FAR* addrlen) ", которая автоматически создает новый сокет, выполняет связывание и возвращает его дескриптор, а в структуру sockaddr заносит сведения о подключившемся клиенте (IP-адрес и порт). Если в момент вызова accept очередь пуста, функция не возвращает управление до тех пор, пока с сервером не будет установлено хотя бы одно соединение. В случае возникновения ошибки функция возвращает отрицательное значение.

Для параллельной работы с несколькими клиентами следует сразу же после извлечения запроса из очереди порождать новый поток (процесс), передавая ему дескриптор созданного функцией accept сокета, затем вновь извлекать из очереди очередной запрос и т.д. В противном случае, пока не завершит работу один клиент, север не сможет обслуживать всех остальных.

все вместе – после того как соединение установлено, потоковые сокеты могут обмениваться с удаленным узлом данными, вызывая функции "int send (SOCKET s, const char FAR * buf, int len,int flags) " и "int recv (SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags) " для посылки и приема данных соответственно.

Функция send возвращает управление сразу же после ее выполнения независимо от того, получила ли принимающая сторона наши данные или нет. При успешном завершении функция возвращает количество передаваемых (не переданных! ) данных - т. е. успешное завершение еще не свидетельствует от успешной доставке! В общем-то, протокол TCP (на который опираются потоковые сокеты) гарантирует успешную доставку данных получателю, но лишь при условии, что соединение не будет преждевременно разорвано. Если связь прервется до окончания пересылки, данные останутся не переданными, но вызывающий код не получит об этом никакого уведомления! А ошибка возвращается лишь в том случае, если соединение разорвано до вызова функции send!

Функция же recv возвращает управление только после того, как получит хотя бы один байт. Точнее говоря, она ожидает прихода целой дейтаграммы . Дейтаграмма - это совокупность одного или нескольких IP пакетов, посланных вызовом send. Упрощенно говоря, каждый вызов recv за один раз получает столько байтов, сколько их было послано функцией send. При этом подразумевается, что функции recv предоставлен буфер достаточных размеров, - в противном случае ее придется вызвать несколько раз. Однако, при всех последующих обращениях данные будет браться из локального буфера, а не приниматься из сети, т.к. TCP-провайдер не может получить "кусочек" дейтаграммы, а только ею всю целиком.

Работой обоих функций можно управлять с помощью флагов , передаваемых в одной переменной типа int третьим слева аргументом. Эта переменная может принимать одно из двух значений: MSG _PEEK и MSG _OOB .

Флаг MSG_PEEK заставляет функцию recv просматривать данные вместо их чтения. Просмотр, в отличие от чтения, не уничтожает просматриваемые данные. Некоторые источники утверждают, что при взведенном флаге MSG_PEEK функция recv не задерживает управления если в локальном буфере нет данных, доступных для немедленного получения. Это неверно! Аналогично, иногда приходится встречать откровенно ложное утверждение, якобы функция send со взведенным флагом MSG_PEEK возвращает количество уже переданных байт (вызов send не блокирует управления). На самом деле функция send игнорирует этот флаг!

Флаг MSG_OOB предназначен для передачи и приема срочных (Out Of Band ) данных. Срочные данные не имеют преимущества перед другими при пересылке по сети, а всего лишь позволяют оторвать клиента от нормальной обработки потока обычных данных и сообщить ему "срочную" информацию. Если данные передавались функцией send с установленным флагом MSG_OOB, для их чтения флаг MSG_OOB функции recv так же должен быть установлен.

Замечание : настоятельно рекомендуется воздержаться от использования срочных данных в своих приложениях. Во-первых, они совершенно необязательны - гораздо проще, надежнее и элегантнее вместо них создать отдельное TCP-соединение. Во-вторых, по поводу их реализации нет единого мнения и интерпретации различных производителей очень сильно отличаются друг от друга. Так, разработчики до сих пор не пришли к окончательному соглашению по поводу того, куда должен указывать указатель срочности: или на последний байт срочных данных, или на байт, следующий за последним байтом срочных данных. В результате, отправитель никогда не имеет уверенности, что получатель сможет правильно интерпретировать его запрос.

Еще существует флаг MSG_DONTROUTE, предписывающий передавать данные без маршрутизации, но он не поддерживаться Winsock и, поэтому, здесь не рассматривается.

Дейтаграммный сокет так же может пользоваться функциями send и recv, если предварительно вызовет connect (см. "Клиент : шаг третий "), но у него есть и свои, "персональные", функции: "int sendto (SOCKET s, const char FAR * buf, int len,int flags, const struct sockaddr FAR * to, int tolen) " и "int recvfrom (SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags, struct sockaddr FAR* from, int FAR* fromlen) ".

Они очень похожи на send и recv, - разница лишь в том, что sendto и recvfrom требуют явного указания адреса узла принимаемого или передаваемого данные. Вызов recvfrom не требует предварительного задания адреса передающего узла - функция принимает все пакеты, приходящие на заданный UDP-порт со всех IP адресов и портов. Напротив, отвечать отправителю следует на тот же самый порт откуда пришло сообщение. Поскольку, функция recvfrom заносит IP-адрес и номер порта клиента после получения от него сообщения, программисту фактически ничего не нужно делать - только передать sendto тот же самый указатель на структуру sockaddr, который был ранее передан функции recvfrem, получившей сообщение от клиента.

Еще одна деталь – транспортный протокол UDP, на который опираются дейтаграммные сокеты, не гарантирует успешной доставки сообщений и эта задача ложиться на плечи самого разработчика. Решить ее можно, например, посылкой клиентом подтверждения об успешности получения данных. Правда, клиент тоже не может быть уверен, что подтверждение дойдет до сервера, а не потеряется где-нибудь в дороге. Подтверждать же получение подтверждения - бессмысленно, т. к. это рекурсивно неразрешимо. Лучше вообще не использовать дейтаграммные сокеты на ненадежных каналах.

Во всем остальном обе пары функций полностью идентичны и работают с теми самыми флагами - MSG_PEEK и MSG_OOB.

Все четыре функции при возникновении ошибки возвращают значение SOCKET_ERROR (== -1).

Примечание: в UNIX с сокетами можно обращаться точно так, как с обычными файлами, в частности писать и читать в них функциями write и read. ОС Windows 3.1 не поддерживала такой возможности, поэтому, при переносе приложений их UNIX в Windows все вызовы write и read должны были быть заменены на send и recv соответственно. В Windows 95 с установленным Windows 2.x это упущение исправлено, - теперь дескрипторы сокетов можно передавать функциям ReadFil, WriteFile, DuplicateHandle и др.

Шаг шестой, последний – для закрытия соединения и уничтожения сокета предназначена функция "int closesocket (SOCKET s) ", которая в случае удачного завершения операции возвращает нулевое значение.

Перед выходом из программы, необходимо вызвать функцию "int WSACleanup (void) " для деинициализации библиотеки WINSOCK и освобождения используемых этим приложением ресурсов. Внимание : завершение процесса функцией ExitProcess автоматически не освобождает ресурсы сокетов!

Примечание: более сложные приемы закрытия соединения - протокол TCP позволяет выборочно закрывать соединение любой из сторон, оставляя другую сторону активной. Например, клиент может сообщить серверу, что не будет больше передавать ему никаких данных и закрывает соединение "клиент (сервер", однако, готов продолжать принимать от него данные, до тех пор, пока сервер будет их посылать, т.е. хочет оставить соединение "клиент (сервер" открытым.

Для этого необходимо вызвать функцию "int shutdown (SOCKET s ,int how)", передав в аргументе how одно из следующих значений: SD_RECEIVE для закрытия канала "сервер (клиент", SD_SEND для закрытия канала "клиент (сервер", и, наконец, SD_BOTH для закрытия обоих каналов.

Последний вариант выгодно отличается от closesocket "мягким" закрытием соединения - удаленному узлу будет послано уведомление о желании разорвать связь, но это желание не будет воплощено в действительность, пока тот узел не возвратит свое подтверждение. Таким образом, можно не волноваться, что соединение будет закрыто в самый неподходящий момент.

Внимание : вызов shutdown не освобождает от необходимости закрытия сокета функцией closesocket!

Дерево вызовов

Для большей наглядности демонстрации взаимосвязи socket-функций друг с другом, ниже приведено дерево вызовов, показывающее в каком порядке должны следовать вызовы функций в зависимости от типа сокетов (потоковый или дейтаграммный) и рода обработки запросв (клиент или сервер).

клиент сервер

connect |-sendto TCP UDP

| |-recvfrom | |

|-send listen |

|-send |-sendto

|-recv |-recvform

Листинг 29 Последовательность вызова функций сокетов при различных операциях

Адрес раз, адрес два

С адресами как раз и наблюдается наибольшая путаница, в которую не помешает внести немного ясности. Прежде всего структура sockaddr определенная так:

u_short sa_family; // семейство протоколов

// (как правило AF_INET)

char sa_data; // IP-адрес узла и порт

Листинг 30 Устаревшее определение структуры sockaddr

теперь уже считается устаревшей, и в Winsock 2.x на смену ей пришла структура sockaddr_in, определенная следующим образом:

struct sockaddr_in

short sin_family; // семейство протоколов

// (как правило AF_INET)

u_short sin_port; // порт

struct in_addr sin_addr; // IP – адрес

char sin_zero; // хвост

Листинг 31 Современное определение структуры sockaddr_in

В общем-то ничего не изменилось (и стоило огород городить?), замена безнакового короткого целого на знаковое короткое целое для представления семейства протоколов ничего не дает. Зато теперь адрес узла представлен в виде трех полей - sin_port (номера порта), sin_addr (IP-адреса узла) и "хвоста" из восьми нулевых байт, который остался от четырнадцати символьного массива sa_data . Для чего он нужен? Дело в том, что структура sockaddr не привязана именно к Интернету и может работать и с другими сетями. Адреса же некоторых сетей требуют для своего представления гораздо больше четырех байт, - вот и приходится брать с запасом!

Структура in_addr определяется следующим в образом:

struct in_addr {

struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;

// IP-адрес

struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;

// IP-адрес

u_long S_addr; // IP-алрес

Листинг 32 Определение структуры in_addr

Как видно, она состоит из одного IP-адреса, записанного в трех "ипостасях" - четырехбайтовой последовательности (S_un_b), пары двухбайтовых слов (S_un_W) и одного длинного целого (S_addr) - выбирай на вкус Но не все так просто! Во многих программах, технических руководствах и даже демонстрационных примерах, прилагающихся к Winsock SDK, встречается обращение к "таинственному" члену структуры s_addr, который явно не описан в SDK! Например, вот строка из файла "Simples.h": "local.sin_addr.s_addr = (!interface)?INADDR_ANY:inet_addr(interface);"

Это что такое?! Заглянув в файл "winsock2.h" можно обнаружить следующее: "#define s_addr S_un.S_addr". Ага, да ведь это эквивалент s_addr, т.е. IP-адресу, записанному в виде длинного целого!

На практике можно с одинаковым успехом пользоваться как "устаревшей" sockaddr, так и "новомодной" sockaddr_in. Однако, поскольку, прототипы остальных функций не изменились, при использовании sockaddr_in придется постоянно выполнять явные преобразования, например так: " sockaddr_in dest_addr; connect (mysocket, (struct sockaddr* ) &dest_addr, sizeof(dest_addr)" .

Для преобразования IP-адреса, записанного в виде символьной последовательности наподобие "127.0.0.1" в четырехбайтовую числовую последовательность предназначена функция "unsigned long inet_addr (const char FAR * cp) ". Она принимает указатель на символьную строку и в случае успешной операции преобразует ее в четырехбайтовый IP адрес или –1 если это невозможно. Возвращенный функцией результат можно присвоить элементу структуры sockaddr_in следующим образом: "struct sockaddr_in dest_addr; dest_addr.sin_addr.S_addr=inet_addr("195.161.42.222"); ". При использовании структуры sockaddr это будет выглядеть так: "struc sockaddr dest_addr; ((unsigned int *)(&dest_addr.sa_data+2)) = inet_addr("195.161.42.222"); "

Попытка передать inet_addr доменное имя узла приводит к провалу. Узнать IP-адрес такого-то домена можно с помощью функции "struct hostent FAR * gethostbyname (const char FAR * name); ". Функция обращается к DNS и возвращает свой ответ в структуре hostent или нуль если DNS сервер не смог определить IP-адрес данного домена.

Структура hostent выглядит следующим образом:

char FAR * h_name; // официальное имя узла

char FAR * FAR* h_aliases; // альтернативные имена

// узла (массив строк)

short h_addrtype; // тип адреса

short h_length; // длина адреса

// (как правило AF_INET)

char FAR * FAR * h_addr_list; // список указателей

//на IP-адреса

// ноль – конец списка

Листинг 33 Определение структуры hostent

Как и в случае с in_addr, во множестве программ и прилагаемых к Winsock SDK примерах активно используется недокументированное поле структуры h_addr. Например, вот строка из файла "simplec.c" "memcpy(&(server.sin_addr),hp-> h_addr ,hp->h_length);" Заглянув в "winsock2.h" можно найти, что оно обозначает: "#define h_addr h_addr_list ".

А вот это уже интересно! Дело в том, что с некоторыми доменными именами связано сразу несколько IP-адресов. В случае неработоспособности одного узла, клиент может попробовать подключится к другому или просто выбрать узел с наибольшей скоростью обмена. Но в приведенном примере клиент использует только первый IP-адрес в списке и игнорирует все остальные! Конечно, это не смертельно, но все же будет лучше, если в своих программах вы будете учитывать возможность подключения к остальным IP-адресам, при невозможности установить соединение с первым.

Функция gethostbyname ожидает на входе только доменные имена, но не цифровые IP-адреса. Между тем, правила "хорошего тона" требуют предоставления клиенту возможности как задания доменных имен, так и цифровых IP-адресов.

Решение заключается в следующем - необходимо проанализировать переданную клиентом строку - если это IP адрес, то передать его функции inet_addr в противном случае - gethostbyaddr, полагая, что это доменное имя. Для отличия IP-адресов от доменных имен многие программисты используют нехитрый трюк: если первый символ строки - цифра, это IP-адрес, иначе - имя домена. Однако, такой трюк не совсем честен - доменные имя могут начинаться с цифры, например, "666.ru", могут они и заканчиваться цифрой, например, к узлу "666.ru" члены cубдомена "666" могут так и обращаться - "666". Самое смешное, что (теоретически) могут существовать имена доменов, синтаксически неотличимые от IP-адресов! Поэтому, на взгляд автора данной статьи, лучше всего действовать так: передаем введенную пользователем строку функции inet_addr, если она возвращает ошибку, то вызываем gethostbyaddr.

Для решения обратной задачи – определении доменного имени по IP адресу предусмотрена функция "struct HOSTENT FAR * gethostbyaddr (const char FAR * addr, int len, int type) ", которая во всем аналогична gethostbyname, за тем исключением, что ее аргументом является не указатель на строку, содержащую имя, а указатель на четырехбайтовый IP-адрес. Еще два аргумента задают его длину и тип (соответственно, 4 и AF_INET).

Определение имени узла по его адресу бывает полезным для серверов, желающих "в лицо" знать своих клиентов.

Для преобразования IP-адреса, записанного в сетевом формате в символьную строку, предусмотрена функция "char FAR * inet _ ntoa (struct in_addr) ", которая принимает на вход структуру in_addr, а возвращает указатель на строку, если преобразование выполнено успешно и ноль в противном случае.

Сетевой порядок байт

Добрый день, уважаемые посетители и читатели блога, недавно я на одном из форумов наткнулся на дискуссию, на тему того, что такое сокеты windows и как их посмотреть и подумал, что это неплохая тема для статьи. Подумал и написал:)). Думаю эта заметка будет полезна начинающим системным администраторам, в понимании того, как на транспортном уровне модели OSI найти проблему или проверить доступность приложения по номеру порта, хочу отметить, что эти знания фундаментальные, и их понимание заложит в вас отличную базу, для дальнейшей работы, на любом предприятии.

Понятие windows sockets приложения

Что такое сокет - это по сути область оперативной памяти, в которой на определенном сетевом порту (TCP/UDP) работает приложение, и именно оно прослушивает нужный порт. Какая задача стояла перед программистами, задача простая переместить информацию из оперативной памяти одного компьютера, в оперативную память другого компьютера. Дальше это может быть представлено компьютеров как:

  • Видео
  • Картинка
  • Текстовый файл

Номер сокета Windows, это номер ячейки оперативной памяти к которому привязано приложение. Приложение привязавшись к некой области оперативной памяти начинает туда писать данные и сокет из этой области памяти начинает мелкими пакетами, роде по 65 кбайт, начинает передавать в сеть на другое устройство. На другой стороне эти кусочки, так же помещаются в ОЗУ, желательно в той же последовательности, и сокет с той стороны начинает их разбирать, и представлять пользователю из какого то приложения.

Список сокетов приложений в Windows

У меня стоит операционная систем Windows 8.1, показывать я буду все на ней, в прошлый раз мы кстати в ней лечили баг, что был не найден run vbs . Для того, чтобы посмотреть какие сокеты соответствуют каким приложениям и каким TCP/UDP портам, вы должны перейти в директорию

C:\Windows\System32\drivers\etc

и отыскать там файл services, он будет без расширения, но его можно открыть правой кнопкой мыши через обычный блокнот, у меня это будет notepad++.

Открыв данный файл вы увидите название службы (приложения) номер сокета (TCP/UDP) и описание. Для примера видно, что сервер ftp работает по портам 20 и 21. По сути тут системе и задаются стандарты по которым должны работать службы.

Как посмотреть сокеты приложений у вас на компьютере

Тут два метода которыми я пользуюсь. Представим себе ситуацию, что вы установили некое приложение, все работает пытаетесь на него попасть с другого компьютера по сети, но не можете. Отключаете брандмауэр на том компьютере, и все начинает работать, вывод блокируется какой то порт этого приложения. Его вычислить поможет нам две утилиты, первая из командной строки, а вторая имеет удобный графический интерфейс.

Открываем командную строку от имени администратора . В ней пишем команду:

Более подробно про утилиту netstat и ее использование читайте по ссылке. В итоге вы получите сводную таблицу, в которой будет вот, что интересно:

  • Тип протокола - TCP или UDP
  • Адрес отправителя с указанием портов
  • Адрес получателя с указанием портов
  • Состояние - либо слушает либо установил соединение и закрыто
  • PID это номер идентифицирующий приложение

Как видите в примере у меня много сессий по 443 и 80 порту по сути это браузер Google Chrome.

Приложение заняв сокет, уже не позволит на нем же открыться другому приложению, Сокет живет минут 10.

Как изменить время жизни сокета

Для того, чтобы в операционной системе Windows изменить TTL или как его еще называют время жизни сокета, вам необходимо воспользоваться реестром. Открываете редактор реестра Windows 8.1 . Переходите в раздел

HKLM\System\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters

Там есть ключ TcpTimedWaitDelay, если его нет то нужно его создать. Укажите нужное вам десятичное значение. TcpTimedWaitDelay - Этот параметр определяет интервал времени, в течение которого подключение находится в состоянии TIME_WAIT, прежде чем будет закрыто. Пока подключение находится в состоянии TIME_WAIT, пара сокетов не может быть использована повторно (это т. н. «состояние 2MSL»). Согласно документу RFC793, данное значение должно в два раза превышать максимальное время жизни пакета в сети.

Для того, чтобы узнать PID приложения в Windows, вам нужно в области пуск кликнуть правой кнопкой мыши и из контекстного меню выбрать Диспетчер задач

В диспетчере задач, найдите поле ИД процесса.если его не будет то добавьте.