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网络编程

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C#网络编程

引言

C#网络编程系列文章计划简单地讲述网络编程方面的基础知识，由于本人在这方面功

力有限，所以只能提供一些初步的入门知识，希望能对刚开始学习的朋友提供一些帮助。如

果想要更加深入的内容，可以参考相关书籍。

本文是该系列第一篇，主要讲述了基于套接字（Socket）进行网络编程的基本概念，其

中包括 TCP 协议、套接字、聊天程序的三种开发模式，以及两个基本操作：侦听端口、连

接远程服务端；第二篇讲述了一个简单的范例：从客户端传输字符串到服务端，服务端接收

并打印字符串，将字符串改为大写，然后再将字符串回发到客户端，客户端最后打印传回的

字符串；第三篇是第二篇的一个强化，讲述了第二篇中没有解决的一个问题，并使用了异步

传输的方式来完成和第二篇同样的功能；第四篇则演示了如何在客户端与服务端之间收发文

件；第五篇实现了一个能够在线聊天并进行文件传输的聊天程序，实际上是对前面知识的一

个综合应用。

与本文相关的还有一篇文章是：C#编写简单的聊天程序，但这个聊天程序不及本系列

中的聊天程序功能强大，实现方式也不相同。

网络编程基本概念

1.面向连接的传输协议：TCP

对于 TCP 协议我不想说太多东西，这属于大学课程，又涉及计算机科学，而我不是“学

院派”，对于这部分内容，我觉得作为开发人员，只需要掌握与程序相关的概念就可以了，

不需要做太艰深的研究。

我们首先知道 TCP 是面向连接的，它的意思是说两个远程主机（或者叫进程，因为实

际上远程通信是进程之间的通信，而进程则是运行中的程序），必须首先进行一个握手过程，

确认连接成功，之后才能传输实际的数据。比如说进程 A 想将字符串“It's a fine day today”

发给进程 B，它首先要建立连接。在这一过程中，它首先需要知道进程 B 的位置（主机地

址和端口号）。随后发送一个不包含实际数据的请求报文，我们可以将这个报文称之为

“hello”。如果进程 B 接收到了这个“hello”，就向进程 A 回复一个“hello”，进程 A 随后

才发送实际的数据“It's a fine day today”。

关于 TCP 第二个需要了解的，就是它是全双工的。意思是说如果两个主机上的进程（比

如进程 A、进程 B），一旦建立好连接，那么数据就既可以由 A 流向 B，也可以由 B 流向 A。

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除此以外，它还是点对点的，意思是说一个 TCP 连接总是两者之间的，在发送中，通过一

个连接将数据发给多个接收方是不可能的。TCP 还有一个特性，就是称为可靠的数据传输，

意思是连接建立后，数据的发送一定能够到达，并且是有序的，就是说发的时候你发了 ABC，

那么收的一方收到的也一定是 ABC，而不会是 BCA 或者别的什么。

编程中与 TCP 相关的最重要的一个概念就是套接字。我们应该知道网络七层协议，如

果我们将上面的应用程、表示层、会话层笼统地算作一层（有的教材便是如此划分的），那

么我们编写的网络应用程序就位于应用层，而大家知道 TCP 是属于传输层的协议，那么我

们在应用层如何使用传输层的服务呢（消息发送或者文件上传下载）？大家知道在应用程序

中我们用接口来分离实现，在应用层和传输层之间，则是使用套接字来进行分离。它就像是

传输层为应用层开的一个小口，应用程序通过这个小口向远程发送数据，或者接收远程发来

的数据；而这个小口以内，也就是数据进入这个口之后，或者数据从这个口出来之前，我们

是不知道也不需要知道的，我们也不会关心它如何传输，这属于网络其它层次的工作。

举个例子，如果你想写封邮件发给远方的朋友，那么你如何写信、将信打包，属于应用

层，信怎么写，怎么打包完全由我们做主；而当我们将信投入邮筒时，邮筒的那个口就是套

接字，在进入套接字之后，就是传输层、网络层等（邮局、公路交管或者航线等）其它层次

的工作了。我们从来不会去关心信是如何从西安发往北京的，我们只知道写好了投入邮筒就

OK 了。可以用下面这两幅图来表示它：

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TcpListener 持续地保持对端口的侦听，一旦收到一个连接请求后，就可以获得一个 TcpClient

对象，而对于数据的发送和接收都有 TcpClient 去完成。此时，TcpListener 并没有停止工作，

它始终持续地保持对端口的侦听状态。

我们考虑这样一种情况：两台主机，主机 A 和主机 B，起初它们谁也不知道谁在哪儿，

当它们想要进行对话时，总是需要有一方发起连接，而另一方则需要对本机的某一端口进

行侦听。而在侦听方收到连接请求、并建立起连接以后，它们之间进行收发数据时，发起

连接的一方并不需要再进行侦听。因为连接是全双工的，它可以使用现有的连接进行收发

数据。而我们前面已经做了定义：将发起连接的一方称为客户端，另一段称为服务端，则现

在可以得出：总是服务端在使用 TcpListener 类，因为它需要建立起一个初始的连接。

基本操作

1.服务端对端口进行侦听

接下来我们开始编写一些实际的代码，第一步就是开启对本地机器上某一端口的侦听。首先

创建一个控制台应用程序，将项目名称命名为 ServerConsole，它代表我们的服务端。如果

想要与外界进行通信，第一件要做的事情就是开启对端口的侦听，这就像为计算机打开了一

个“门”，所有向这个“门”发送的请求（“敲门”）都会被系统接收到。在 C#中可以通过下

面几个步骤完成，首先使用本机 Ip 地址和端口号创建一个 System.Net.Sockets.TcpListener 类

型的实例，然后在该实例上调用 Start()方法，从而开启对指定端口的侦听。

using System.Net; // 引入这两个命名空间，以下同

using System.Net.Sockets;

using ... // 略

class Server {

static void Main(string[] args) {

Console.WriteLine("Server is running ... ");

IPAddress ip = new IPAddress(new byte[] { 127, 0, 0, 1 });

TcpListener listener = new TcpListener(ip, 8500);

listener.Start(); // 开始侦听

Console.WriteLine("Start Listening ...");

Console.WriteLine("\n\n 输入\"Q\"键退出。");

ConsoleKey key;

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do {

key = Console.ReadKey(true).Key;

} while (key != ConsoleKey.Q);

}

// 获得 IPAddress 对象的另外几种常用方法：

IPAddress ip = IPAddress.Parse("127.0.0.1");

IPAddress ip = Dns.GetHostEntry("localhost").AddressList[0];

上面的代码中，我们开启了对 8500 端口的侦听。在运行了上面的程序之后，然后打开“命

令提示符”，输入“netstat-a”，可以看到计算机器中所有打开的端口的状态。可以从中找到

8500 端口，看到它的状态是 LISTENING，这说明它已经开始了侦听：

TCP jimmy:1030 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP jimmy:3603 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP jimmy:8500 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP jimmy:netbios-ssn 0.0.0.0:0 LISTENING

在打开了对端口的侦听以后，服务端必须通过某种方式进行阻塞（比如 Console.ReadKey()），

使得程序不能够因为运行结束而退出。否则就无法使用“netstat -a”看到端口的连接状态，

因为程序已经退出，连接会自然中断，再运行“netstat -a”当然就不会显示端口了。所以程

序最后按“Q”退出那段代码是必要的，下面的每段程序都会含有这个代码段，但为了节省

空间，我都省略掉了。

2.2多个客户端与服务端连接

那么既然一个服务器端口可以应对多个客户端连接，那么接下来我们就看一下，如何让多个

客户端与服务端连接。如同我们上面所说的，一个 TcpClient 就是一个 Socket，所以我们只

要创建多个 TcpClient，然后再调用 Connect()方法就可以了：

class Client {

static void Main(string[] args) {

Console.WriteLine("Client Running ...");

TcpClient client;

for (int i = 0; i <= 2; i++) {

try {

client = new TcpClient();

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