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第四阶段C#通讯开发-4：网络通讯_网络协议

news 2025/9/16 5:59:54

1_OSI

（1）OSI(Open System Interconnect)，即开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组 织）组织在1985年研究的【网络互联模型】。该体系结构标准定义了【网络互连的七层框架】

2_网络七层架构

网络互连的七层框架，又称OSI开放系统互连参考模型。

分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

遵守网络互连的两端在传递数据时，通过七层框架，层层按顺序传递的。

3_网络的互连

如网络有两端，一端称为服务器Server，一端称为客户端Client 【服务器】向【客户端】发送数据，【客户端】接收【服务器】传递的数据。 它们的过程如下：

【服务器】把数据通过七层框架一层一层向下传递： 从应用层->表示层->会话层->传输层->网络层->数据链路层->物理层

当【服务器】把数据传递到它的物理层后，由于【服务端】的物理层和【客户端】的物理层是通过物理设备连接的，可以直接通讯。【服务器】的物理层通过比特流的方式把数据传递到【客户端】的物理层。

【客户端】物理层接收到数据后，并一层一层向上传递： 从物理层->数据链路层->网络层->传输层->会话层->表示层->应用层

【客户端】把数据传递到它的应用层后，就可以在应用程序中使用了

4_每层主要功能及协议

应用层：负责应用程序的运行。常见的协议有【HTTP】、【HTTPS】、【Telnet】、【FTP】、【SMTP】、【DNS】 等

表示层：负责数据格式转换。常见的协议有【ASCII、UTF8, Unicode】, SSL/TLS、JPEG、GIF、DES、MPEG,LPP 等

会话层：负责建立和断开通信连接。常见的协议有ADSP、RPC、SQI等

传输层：负责可靠安全的进行数据传输。常见的协议有【TCP】、【UDP】、SPX 等

网络层：负责将数据传输到目标地址。常见的协议有【IP】、ICMP/ICMPv6、IGMP、IPX、ARP、RARP 等

数据链路层：负责物理层面上互连的节点之间的通信传输。常见的协议有HDLC、PPP、SLIP、ATM、IEEE802.2/.3、VLAN、STP,WIFI(IEEE 802.11)等

物理层：负责比特流（0、1序列）与电压高低、光的闪灭之间的互换。常见的协议UART、RS232/232C、RS422/423/449/485、RJ-45、V24、V35、FDDI、X.21、X.21bis等。

5_协议概述

（1）必须要掌握的协议有：IP（指网际互连协议，Internet Protocol的缩写）、TCP、UDP、HTTP/HTTPS、FTP、RS232/RS485、Modbus，S7NETPlus

了解的：

  • Telnet：telnet协议提供了一种通过终端远程登录到服务器的方式

  • SMTP：简单邮件传输协议，是一种用于发送电子邮件的网络协议

  • ARP：地址解析协议，是一种用于将网络层的地址转换为数据链路层地址的重要网络协议

  • RARP：逆地址解析协议，是一种网络协议，它允许局域网中的设备通过已知的物理地址（MAC地址）来请求分配IP地址

  • ASCII：美国信息交换标准代码（ASCII）的应用，主要用于字符编码和数据传输，广泛应用于计算机和通信设备之间的文本数据交换。

  • RS449/422/423、

  • RJ-45：RJ45是布线系统中信息插座（即通信引出端）连接器的一种，连接器由插头（接头、水晶头）和插座（模块）组成，插头有8个凹槽和8个触点

  • DNS：DNS 协议也是一种应用层的协议，DNS 使用客户-服务器模式运行在通信的端系统之间，在通信的端系统之间通过 UDP 运输层协议来传送 DNS 报文。

（2）RS232、RS422/423/449/485是串口通讯接口。串口通信协议有UART、RS232、RS422、RS423、RS449、RS485等。 RJ-45是网口通讯接口。RJ-45接口网卡是最为常见的一种网卡，也是应用最广的一种接口类型网卡。

对于我们学科TCP、UDP是重中之重。串口也要有一定的接触。

6_重要协议概述

IP(Internet Protocol)网络之间互连的协议，包括：IPv4/IPv6。寻址的协议。提醒：IP在网络层。 v version版本

TCP(Transfer Control Protocol)传输控制协议提供可靠的面向连接的服务，传输数据前须先建立连接，结束后释放。可靠的全双工信道。可靠、有序、无丢失、不重复。不易造成数据丢失，不易读脏数据。提醒：属于传输层，而非网络层。 类似“保安，保镖”，武功高。

UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议，发送数据前无需建立连接，不使用拥塞控制，不保证可靠交付，最大努力交付。容易造成数据丢失。易读取到脏数据。

FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议，默认端口号为21。

HTTP(Hypertext Transfer Protocol)超文本传输协议，默认端口号为80。Hypertext超文本范围比较大，包含：音频，视频，图像，文本等

HTTPS(Hypertext Transfer Protocol Secure)安全的超文本传输协议，默认的端口号是443。是以安全为目标的 HTTP 通道，在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性。HTTPS 在HTTP 的基础下加入SSL，HTTPS 的安全基础是 SSL。

RS-232标准接口（又称EIA RS-232）是常用的串行通信接口标准之一，它是由美国电子工业协会(Electronic Industry Association，EIA)联合贝尔系统公司、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家于1970年共同制定，其全名是“数据终端设备( DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。

SSL：SL证书是数字证书的一种，类似于驾驶证、护照和营业执照的电子副本。因为配置在服务器上，也称为SSL服务器证书。https://baike.baidu.com/item/SSL%E8%AF%81%E4%B9%A6/5201468?fr=aladdin

7_注意

Socket 客户端 可以发送也可以接收 发送和接收都是使用 客户端实例

Socket 服务器 可以发送也可以接收 但是接收和发送并不是他"自身"做的,而是获取到连接他的某个客户端实例,让这个客户端实例去帮助服务器发送和接收数据

8_代码示例（暂时不全）

8.1_服务端

（1）实例化一个服务器：使用Socket这个类创建服务器实例

  • 参数1指定Socket实例可以使用的寻址方案：AddressFamily，枚举类型，常用的就两个，AddressFamily.InterNetwork IP版本4的地址AddressFamily . InterNetworkV6， IP版本6的地址

  • 参数2：指定Socket类的实例表示的套接字类型，SocketType枚举类型，此示例以流的形式传递数据

  • 参数3以哪种协议进行通讯，ProtocolType枚举

（2）通过客户端实例client可以拿到几个重要信息：

属性说明
client.LocalEndPoint拿服务器身份（ip+端口号）
client.RemoteEndPoint拿客户端身份
client.Available拿可供读取的数据字节数
client.Connected拿客户端连接状态
client.AddressFamily客户端使用哪种寻址方案和服务器通讯的
client.ProtocolType客户端使用哪种协议类型和服务器通讯的
client.SocketType客户端使用哪种Socket类型和服务器通讯的
client.ReceiveBufferSize客户端最大能接收的数据字节数
client.SendBufferSize客户端最大能发送的数据字节数：
ReceiveTimeout客户端接收数据时的超时时间，超时值（以毫秒为单位）。 默认值为 0，指示超时期限无限大。
SendTimeout客户端发送数据时的超时时间，超时值（以毫秒为单位）。 默认值为 0，指示超时期限无限大。
//1.创建服务器实例
//使用Socket这个类创建服务器实例，在System.Net.Sockets;命名空间下，Net指的是Network 网络；
Socket server = null;
CancellationTokenSource cts1 = null;
CancellationTokenSource cts2 = null;
//在窗体加载的时候进行创建，并启动服务器
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{//1.实例化一个服务器//参数1指定Socket实例可以使用的寻址方案，//AddressFamily是一个枚举类型，常用的就两个，//AddressFamily.InterNetwork IP版本4的地址//AddressFamily.InterNetworkV6， IP版本6的地址//参数2：指定Socket类的实例表示的套接字类型，以流的形式传递数据SocketType枚举类型//参数3以哪种协议进行通讯，ProtocolType枚举server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
​//2.让服务器和某个ip地址和port端口号绑定在一起，确定服务器的身份，身份就是ip和端口号//EndPoint 终结点，抽象类，不能实例化//IPEndPoint:继承了EndPoint抽象类//IPAddress类：主要负责ip地址的创建//端口号：int类型，建议四位之前的端口不建议使用，操作系统中一些软件已经把四位的端口已经占用的差不多了，防止端口冲突//IPEndPoint.MaxPort最大值65535,//IPEndPoint.MinPort最小值 0;//http:80  https:443 ftp:21//sqlserver 1433 mysql;3306
​//端口号int port = 12345;string ipstr = null;//172.16.0.45 本机的ip地址 局域网中的一个ip 此局域网中其他的客户端都能连接此ip，表示本机
​//127.0.0.1 表示本机地址//locahost 本机域名也会转成127.0.0.1ip地址，使用127.0.0.1IP地址时，只能在本机中连接此服务器，局域网中其他的电脑不能连接此服务器
​//ip地址//Dns域名，映射ip地址//Dns.GetHostName()获取当前加算计的主机名//Dns.GetHostEntry("主机名")把主机名映射成对应的ip地址
​IPHostEntry host = Dns.GetHostEntry(Dns.GetHostName());//host.AddressList是一个数组，foreach(IPAddress ip in host.AddressList){if (ip.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork){ipstr= ip.ToString();}}IPAddress ipAddress= IPAddress.Parse(ipstr);IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(ipAddress, port);server.Bind(endPoint);
​// server.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse("172.16.0.45"),9527));
​//3.启动服务器（让服务器处于监听状态）server.Listen(100);//相当于seriaPort.Open();
​//4.等待客户端发送过来的消息（接收客户端请求，）只要是服务器处于监听状态（服务器已经启动）立即可以接受服务端的请求//接受请求时，考虑如下问题：//4.1 等待的过程中不能阻塞线程：说明要使用多线程，如Task//4.2 客户端会循环不断发送消息 说明要循环接受，如while//4.3 将来可能会有多个客户端 循环接受每一个客户端，每一个客户端循环每条消息，两层循环嵌套，两个分线程嵌套Console.WriteLine(server.LocalEndPoint);
​//AccepDataSin();//一个客户端的情况AccepDataMtu();//多个客户端的情况
​
}
//客户端===》服务端 叫做请求
//服务端===》客户端 叫做响应
//接收客户端请求数据
private void AccepDataSin()
{
​cts1 = new CancellationTokenSource();Task.Run(() =>{//先拿到客户端实例,通过这个实例就可以获取客户端的一些信息//比如，如上表Socket client = server.Accept();Console.WriteLine(client.LocalEndPoint);//ip+端口客户端的身份\
​//循环接受客户端发送的数据while (!cts1.IsCancellationRequested){//server.Available:获取已经从网络中接受且可读取的数据字节数，就是客户端发送的总字节数byte[] buffer = new byte[client.Available];//Receive:将读取到的数据放到缓冲区中（buffer）//返回接收到的字节数int count =client.Receive(buffer);Invoke(new Action(() =>{richTextBox1.AppendText(Encoding.UTF8.GetString(buffer));}));
​}},cts1.Token);
}
​
private void AccepDataMtu()
{//外层线程：处理多个客户端连接cts1 = new CancellationTokenSource();Task.Run(() =>{//第一层循环，循环每一个客户端while (!cts1.IsCancellationRequested){//Accept为新建的连接创建Socket实例Socket client = server.Accept();//在编程中，client.connectedO函数用于检查客户端是否成功连接到服务器。该函数返回一个布尔值，如果连接状态为真，则返回真；否则返回假。if (client.Connected){cts2= new CancellationTokenSource();//内层线程，处理某个客户端的多次请求Task.Run(() =>{//循环接收某个客户端的多次请求while (!cts2. IsCancellationRequested){// if (client.Available == 0) continue;try{byte[] buffer= new byte[client.Available];int count = client.Receive(buffer);Invoke(new Action(() =>{richTextBox1.AppendText(Encoding.UTF8.GetString(buffer));}));}catch(Exception ex){throw ex;}}}, cts2.Token).ContinueWith((t) =>{// //t上一个Task  上面的Task中抛出的异常 可以再此处捕获if (t.IsFaulted){//主线程foreach(var item in t.Exception.InnerExceptions){MessageBox.Show(item.Message);}}});}}}, cts1.Token);
}
8.2_客户端
//Socket 外壳，套接字，封装了Tcp,UDP中的各种协议，即可以创建服务器，也可以创建客户端
Socket client = null;
public Form1()
{InitializeComponent();
}
//连接
private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{try{//1.实例化一格客户端，客户端的寻址方式，scoket的类型，协议类型，都要和服务器保持一致client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
​//2.客户端client和服务器server建立连接（三次握手）//远程终结点（远程终端），指的就是服务器，ip地址和port端口就是服务器的ip和端口IPEndPoint remoteEp = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.40.1"), 12345);//连接//常见的异常：由于目标计算机积极拒绝，无法连接//排查错误：服务器没有启动，2.ip和端口号错误// client.Connect(remoteEp);//同步链接，阻塞主线程，会造成主页面卡顿// client.ConnectAsync(remoteEp).Wait();//同步链接，使用wait（）等待，也会造成主页面卡顿await client.ConnectAsync(remoteEp);label7.Text = "连接成功";button1.Text = "关闭";}catch (Exception ex){MessageBox.Show(ex.Message);return;}
}
​
//发送数据
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{if (client == null||!client.Connected){label7.Text = "请先建立连接";return;}if (string.IsNullOrWhiteSpace(textBox1.Text)){label7.Text = "请先输入发送的内容，在发送";return;}
​byte[] buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(textBox1.Text);client.Send(buffer);label7.Text = "发送成功";
}


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