Windows网络编程笔记4 -- Winsock 协议相关知识

 Win32平台上的Winsock编程，Winsock是一个与协议无关的接口。以下协议是我们需要了解的:

网络协议的特征包括：

　　1、  面向消息

　　2、  面向连接和无线接

　　3、  可靠性和次序性

　　4、  从容关闭(这是指协议中断，连接不会立即中断)

　　5、  广播数据

　　6、  多播数据

　　7、  服务质量（QOS）

　　8、  部分消息(大数据进行分段发送，分段接受)

　　9、  路由选择（考虑协议是否可路由）

　　10、  字节序

　　11、  最大传输单元

Windows支持的协议如下图

Winsocket协议相关结构介绍

//获得系统中安装的网络协议的相关信息
int WSAEnumProtocols(
  _In_     LPINT lpiProtocols,//
  _Out_    LPWSAPROTOCOL_INFO lpProtocolBuffer,//
  _Inout_  LPDWORD lpdwBufferLength//
);

其中的相关信息都保存在参数二当中，这个一个数据结构

 //本机协议信息
 typedef struct _WSAPROTOCOL_INFO {
   DWORD            dwServiceFlags1;//协议标志
   DWORD            dwServiceFlags2;//
   DWORD            dwServiceFlags3;//
   DWORD            dwServiceFlags4;//
   DWORD            dwProviderFlags;//
   GUID             ProviderId;//
   DWORD            dwCatalogEntryId;//
   WSAPROTOCOLCHAIN ProtocolChain;//
   int              iVersion;//
   int              iAddressFamily;//
   int              iMaxSockAddr;//
   int              iMinSockAddr;//
   int              iSocketType;//
   int              iProtocol;//
   int              iProtocolMaxOffset;//
   int              iNetworkByteOrder;//
   int              iSecurityScheme;//
   DWORD            dwMessageSize;//
   DWORD            dwProviderReserved;//
   TCHAR            szProtocol[WSAPROTOCOL_LEN+];//
 } WSAPROTOCOL_INFO, *LPWSAPROTOCOL_INFO;//

而其中比较重要的参数是dwServiceFlags1，如下图

如何打开Socket

　　在可以调用一个Winsock函数之前，必须先加载一个版本正确的Winsock库。Winsock启动例程是WSAStartip();

第一个参数是准备加载的Winsock库的版本号。就目前的 Win32平台而言，Winsock2库的最新版本是 2.2。唯一的例外是 Windows CE，它只支持 Winsock1.1版。如果需要Winsock2.2版，指定这个值（0x0202）或使用宏MAKEWORD(2,2)即可。高位字节指定副版本，而低位字节则指定主版本。

　　第二个参数是 WSADATA结构，它是调用完成之后立即返回的。

　　接着使用Winsocket函数

　　最后清除，记住，每次调用WSACleanup，都需要调用相应的 WSACleanup，因为每次启动调用都会增加对加载 Winsock DLL的引用次数，它要求调用同样多次的 WSACleanup，以此抵消引用次数。

 // WSAData数据结构
 typedef struct WSAData {
   WORD           wVersion;//Winsock版本号
   WORD           wHighVersion;//最高版本号
   char           szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+];//Winsock说明
   char           szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+];//系统状态信息
   unsigned short iMaxSockets;//套接字的最大编号
   unsigned short iMaxUdpDg;//UDP数据报的最大容量
   char FAR       *lpVendorInfo;//厂商专有信息
 } WSADATA, *LPWSADATA;

//1.启用socket库，初始化
    WSAData wsa;
    if ( != WSAStartup(MAKEWORD(,),&wsa))
    {
        cout<<"Socket2.0初始化失败，Exit!"<<endl;
        return ;
    }
//2.创建套接字
......
//3.绑定套接字
.....
//4.监听
......
//5.连接
.....
//6.通信
....
//7.断开
....
//8.清除
if (!WSACleanup())
    {
        WSAGetLastError();
        return;
    }

SOCKET 的使用有两种定义方式

//方法1
SOCKET WSASocket(
  _In_  int af,
  _In_  int type,
  _In_  int protocol,
  _In_  LPWSAPROTOCOL_INFO lpProtocolInfo,//0表示默认的协议条目
  _In_  GROUP g,//组参数始终为0
  _In_  DWORD dwFlags //
);
//方法2
SOCKET WSAAPI socket(
  _In_  int af,//地址家族
  _In_  int type,//套接字类型
  _In_  int protocol//协议字段
);

类型参考如

　　在类型里可以看到一个不常用的套接字，原始套接字。

原始套接字

　　raw socket，即原始套接字，可以接收本机网卡上的数据帧或者数据包,对与监听网络的流量和分析是很有作用的。

　　原始套接字一种通信，允许你把其他协议封装在 U D P数据包中，比如说“互联网控制消息协议”（I C M P）。I C M P的目的是投递互联网主机间的控制、错误和信息型消息。由于 I C M P不提供任何数据传输功能，因此不能把它与 U D P或T C P同等看待，但它和 I P本身属于同一个级别。

创建套接字常用的结构如下

struct sockaddr {
        ushort  sa_family;//地址家族啊
        char    sa_data[];//不同网络地址结构的大小
};

struct sockaddr_in{
   short sin_family;//地址家族
   unsigned short sin_port;//IP端口
   struct in_addr sin_addr;//IP地址
   char sin_zero[];//填充结构，使其余SOCKETADDR的大小一致
};

还有一点需要注意在网络中传输的数据的顺序是网络字节顺序，和主机字节顺序不同，以下是几个相互转换的函数：

//将一个ip地址转换成一个32位无符号长整数。
unsigned long inet_addr(
  _In_  const char *cp
);
//将主机字节顺序转换成网络字节顺序
u_long WSAAPI htonl(
  _In_  u_long hostlong
);
//将主机字节顺序转换成16位网络字节顺序返回
u_short WSAAPI htons(
  _In_  u_short hostshort
);
一下两个刚好相反：
//将16位网络字节顺序转换成主机字节顺序返回
u_short WSAAPI ntohs(
  _In_  u_short netshort
);
//将网络字节顺序转换成主机字节顺序
u_long WSAAPI ntohl(
  _In_  u_long netlong
);

名字解析

　　通过已知信息获取网络信息

//通过主机名获得主机的相关信息，返回值为hostent结构指针
struct hostent* FAR gethostbyname(
  _In_  const char *name
);

//通过主机名获得主机ip地址的相关信息，返回值为hostent结构指针
struct hostent* FAR gethostbyaddr(
  _In_  const char *addr,
  _In_  int len,
  _In_  int type
);

//hostent结构
typedef struct hostent {
  char FAR      *h_name;//正式主机名
  char FAR  FAR **h_aliases;//主机的别名
  short         h_addrtype;//ip地址类型
  short         h_length;//IP地址长度
  char FAR  FAR **h_addr_list;//主机的IP地址（网络字节顺序）
} HOSTENT, *PHOSTENT, FAR *LPHOSTENT;

//获得已知服务的端口号
struct servent* FAR getservbyname(
  _In_  const char *name,//服务名
  _In_  const char *proto//随便指向一个字串，这个字串表明name中的服务是在这个参数中的协议下面注册的。
);