本文介紹了C#Socket編程的基本原理和實現方法。

1、編程原理

首先從原理上解釋一下采用Socket接口的網絡通訊，這里以最常用的C/S模式作為范例，首先，服務端有一個進程（或多個進程）在指定的端口等待客戶來連接，服務程序等待客戶的連接信息，一旦連接上之后，就可以按設計的數據交換方法和格式進行數據傳輸。客戶端在需要的時刻發出向服務端的連接請求。這里為了便于理解，提到了一些調用及其大致的功能。使用socket調用后，僅產生了一個可以使用的socket描述符，這時還不能進行通信，還要使用其他的調用，以使得socket所指的結構中使用的信息被填寫完。

在使用TCP協議時，一般服務端進程先使用socket調用得到一個描述符，然后使用bind調用將一個名字與socket描述符連接起來，對于Internet域就是將Internet地址聯編到socket。之后，服務端使用listen調用指出等待服務請求隊列的長度。然后就可以使用accept調用等待客戶端發起連接，一般是阻塞等待連接，一旦有客戶端發出連接，accept返回客戶的地址信息，并返回一個新的socket描述符，該描述符與原先的socket有相同的特性，這時服務端就可以使用這個新的socket進行讀寫操作了。一般服務端可能在accept返回后創建一個新的進程進行與客戶的通信，父進程則再到accept調用處等待另一個連接。客戶端進程一般先使用socket調用得到一個socket描述符，然后使用connect向指定的服務器上的指定端口發起連接，一旦連接成功返回，就說明已經建立了與服務器的連接，這時就可以通過socket描述符進行讀寫操作了。

2、涉及到的命名空間與類

.NetFrameWork為Socket通訊提供了System.Net.Socket命名空間，在這個命名空間里面有以下幾個常用的重要類分別是:

·Socket類這個低層的類用于管理連接，WebRequest，TcpClient和UdpClient在內部使用這個類。

·NetworkStream類這個類是從Stream派生出來的，它表示來自網絡的數據流

·TcpClient類允許創建和使用TCP連接

·TcpListener類允許監聽傳入的TCP連接請求

·UdpClient類用于UDP客戶創建連接(UDP是另外一種TCP協議，但沒有得到廣泛的使用，主要用于本地網絡)

3、實現過程

下面我們來看一個基于Socket的雙機通信代碼的C#版本

首先創建Socket對象的實例，這可以通過Socket類的構造方法來實現：

publicSocket(AddressFamilyaddressFamily,SocketTypesocketType,ProtocolTypeprotocolType);

其中，addressFamily參數指定Socket使用的尋址方案，socketType參數指定Socket的類型，protocolType參數指定Socket使用的協議。

下面的示例語句創建一個Socket，它可用于在基于TCP/IP的網絡（如Internet）上通訊。

Sockettemp=newSocket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);

若要使用UDP而不是TCP，需要更改協議類型，如下面的示例所示：

Sockettemp=newSocket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Dgram,ProtocolType.Udp);

一旦創建Socket，在客戶端，你將可以通過Connect方法連接到指定的服務器（你可以在Connect方法前Bind端口，就是以指定的端口發起連接，如果不事先Bind端口號的話，系統會默認在1024到5000隨機綁定一個端口號），并通過Send方法向遠程服務器發送數據，而后可以通過Receive從服務端接收數據；而在服務器端，你需要使用Bind方法綁定所指定的接口使Socket與一個本地終結點相聯，并通過Listen方法偵聽該接口上的請求，當偵聽到用戶端的連接時，調用Accept完成連接的操作，創建新的Socket以處理傳入的連接請求。使用完Socket后，使用Close方法關閉Socket。

可以看出，以上許多方法包含EndPoint類型的參數，在Internet中，TCP/IP使用一個網絡地址和一個服務端口號來唯一標識設備。網絡地址標識網絡上的特定設備；端口號標識要連接到的該設備上的特定服務。網絡地址和服務端口的組合稱為終結點，在.NET框架中正是由EndPoint類表示這個終結點，它提供表示網絡資源或服務的抽象，用以標志網絡地址等信息。.Net同時也為每個受支持的地址族定義了EndPoint的子代；對于IP地址族，該類為IPEndPoint。IPEndPoint　類包含應用程序連接到主機上的服務所需的主機和端口信息，通過組合服務的主機IP地址和端口號，IPEndPoint類形成到服務的連接點。

用到IPEndPoint類的時候就不可避免地涉及到計算機IP地址，System.Net命名空間中有兩種類可以得到IP地址實例：

·IPAddress類：IPAddress類包含計算機在IP網絡上的地址。其Parse方法可將IP地址字符串轉換為IPAddress實例。下面的語句創建一個IPAddress實例：

IPAddressmyIP=IPAddress.Parse("192.168.0.1");

需要知道的是：Socket類支持兩種基本模式：同步和異步。其區別在于：在同步模式中，按塊傳輸，對執行網絡操作的函數（如Send和　Receive）的調用一直等到所有內容傳送操作完成后才將控制返回給調用程序。在異步模式中，是按位傳輸，需要指定發送的開始和結束。同步模式是最常用的模式，我們這里的例子也是使用同步模式。