آموزش Socket Programming در #C

۱- ایجاد یک سوکت سنکرون

در مدل کلاینت – سرور، مبادلات زیر بین کلاینت و سرور رخ می دهد:

1. سرور سوکتی را تعریف میکند.
2. سرور سوکت را به یک IP که همان IP خودش است و یک پورت Bind میکند یا اختصاص میدهد.
3. سرور به پورت گوش میدهد.
4. کلاینت سوکتی را تعریف میکند و IP و پورت سرور را به آن اختصاص میدهد.
5. کلاینت درخواست اتصال یا کانکت شدن به سرور را میدهد.
6. سرور درخواست کلاینت را دریافت و آن را می پذیرد.
7. کلاینت اطلاعاتی را ارسال می کند.
8. سرور اطلاعات را می گیرد.
9. سرور اطلاعات را ارسال میکند و کلاینت آن را میگیرد.
10. سرور بسته می شود.
11. کلاینت بسته می شود.

 

سمت سرور:

ابتدا برنامه سمت سرور را مي نويسیم. در اين برنامه باید يک پورت را باز کرده و به آن گوش دهيم  و داده های دريافتي از آن را نمايش دهيم.

ابتدا باید فضاي نام هاي زير را با استقاده از using  به کامپايلر سي شارپ معرفي کنيم :

System

System.Net

System.Net.Socket

System.Text

اين کار را به اين صورت انجام مي دهيم :

using System;

using System.Net;

using System.Net.Sockets;

using System.Text;

 

اکنون متغيري به نام  را به صورت سراسري و static  تعريف ميکنيم (از آنجايي که متد Main يک متد static  است کليه متغيرها و توابع مورد استفاده در آن نيز بايد static باشند.)

 

متغيرها و متدهاي Static متغيرها و  توابعي هستند که در يک کلاس به طور مشترک بين کليه اشياء آن کلاس استفاده می شوند. نه اينکه به ازاي هر شيء يک نمونه از آن ايجاد شود. دسترسي به اين متغيرها از طريق نام کلاس ممکن خواهد بود. در کلاس از نوع static ما می توانیم به متدها و متغییر های آن کلاس بدون ساخت شی دسترسی داشته باشیم.

يک شيء از کلاس سوکت به صورت سراسري و static ايجاد مي کنيم :

static Socket sktListener;

 

در متد Main اين سوکت را new مي کنيم تا به آن حافظه اختصاص داده شود :

static void Main()

{

 sktListener = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

AddressFamily.InterNetwork به معناي اين است که از شبکه اي استفاده مي کنيم که داراي IP نسخه ۴ است.

SocketType.Stream براي سوکت هايي است که مي خواهند به صورت Stream  داده ها را تبادل کنند

ProtocolType.Tcp  که نوع پروتکل ما را مشخص ميکند.

اکنون مي بايد آدرس IP  و يک Port به سوکت مان اختصاص دهيم :

IPEndPoint ipLocal = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 1800);

sktListener.Bind(ipLocal);

 

از آنجايي که اين برنامه در سمت سرور اجرا مي شود آدرس IP خاصي به آن نمي دهيم و پورت ۱۸۰۰  را باز مي کنيم. کلاس IPEndPoint براي مشخص نمودن يک نود يا يک کامپيوتر در شبکه به کار مي رود.

متد Bind  نود مشخص شده را به سوکت اختصاص ميدهد.

اکنون زمان گوش دادن به پورت است :

sktListener.Listen(100);

 

عدد ۱۰۰ نشانه آن است که حداکثر ۴ connection مي توانند در صف قرار گيرند .

اگر در اين لحضه در command prompt دستور netstat –an را تايپ کنيد مي توانيد ببينيد که پورت ۱۸۰۰ باز شده و در حال گوش دادن است.

حال مي بايد تقاضاي کانکت شدن کلاينت را بپذيريم:

sktListener = sktListener.Accept();

 

حال براي گرفتن داده ها ، مي بايست يک بافر تعريف نماييم.

نکته : در سوکت پروگرمينگ ، داده ها به صورت آرايه اي از بايت ها منتقل مي شوند. براي ارسال رشته هاي يونيکد و …. بايست آنها را کد گذاري کنيم. براي کد گذاري و کد گشايي از کلاس System.Text  و متدهاي آن استفاده کنيم. مثلا دستور زير رشته salam را با فرمت Ascii به آرايه اي از بايت ها تبديل مي کند.

byte[] byt = Encoding.ASCII.GetBytes(“salam”);

و متد زير آن را رمزگشايي مي کند :

string str = Encoding.ASCII.GetString(byt);

ما عمل رمزنگاري را موقع ارسال داده ها و عمل رمز گشايي را موقع دريافت آنها انجام مي دهيم.

اکنون مي خواهيم داده ها را دريافت کرده و رمز گشايي کنيم :

byte[] buffer = new byte[500];

sktListener.Receive(buffer);

string Data = Encoding.ASCII.GetString(buffer);

حال ميتوانيم داده ها را پردازش کنيم.

 

کد های کامل سمت سرور

using System;

using System.Net;

using System.Net.Sockets;

using System.Text;

static Socket sktListener;

 static void Main(string[] args)

{

sktListener = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

             IPEndPoint ipLocal = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 1800);

             sktListener.Bind(ipLocal);

             sktListener.Listen(100);

             sktListener = sktListener.Accept();

             byte[] buffer = new byte[500];

sktListener.Receive(buffer);

sktListener.close();

}

 

سمت کلاينت

ايتدا يک سوکت تعريف مي کنيم:

Socket sktClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

 حال سرور را به آن معرفي مي نماييم  و به آن کانکت مي شويم :

 sktClient.Connect(“127.0.0.1”, 1800);

 اگر دوباره دستور netstat –an را در Command prompt  تايپ کنيم مي بينيم که ارتباظ برقرار شده است. به شماره پورتها در آن دقت کنيد.

 

اکنون داده هاي ارسالي را آماده مي کنيم  :

string str = “Hello Server….”;

 byte[] buffer = Encoding.ASCII.GetBytes(str);

داده ها را ارسال مي کنيم :

sktClient.Send(buffer);

و سوکت را مي بنديم :

 sktClient.Close();

کدهای کامل سمت کلاینت

 using System;

using System.Net;

using System.Net.Sockets;

using System.Text;

static void Main(string[] args)

{

Socket sktClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

             sktClient.Connect(“127.0.0.1”, 1800);

             string str = “Hello Server….”;

             byte[] buffer = Encoding.ASCII.GetBytes(str);

             sktClient.Send(buffer);

             sktClient.Close();

}

۲- ایجاد یک سوکت آسنکرون

کدهایی که تا به اینجا دیدیم برای ایجاد سوکت های همگام یا سنکرون بوده است. این سوکت ها در برنامه های ویندوز و کلا سیستم های مالتی تسک کاربردی ندارند. چرا که زمانی که از متد accept استفاده نموده ایم، در این حالت برنامه تا رسیدن یک سوکت به آن قفل شده و قادر به انجام کاری نیست.

در سوکت های آسنکرون از متدهای آسنکرون برای  گوش دادن ، ارسال ، دریافت و … استفاده می کنیم. در این آموزش ، یک برنامه سمت سرور به صورت آسنکرون طراحی می کنیم که قادر به گوش دادن به یک کلاینت است.

 

سمت سرور

نکته: قبل از ادامه ، آشنایی با delegate ها الزامی است. اگر بخواهیم در یک جمله Delegate ها را تعریف کنیم می توانیم بگوییم :

delegate در حقیقت چیزی نیست جز اشاره گر به تابع.

 

در سوکت های آسنکرون ، از delegate ای به نام AsyncCallback استفاده  می کنیم. این Delegate به تابعی اشاره میکند که تنها یک آرگومان ورودی از نوع IAsyncResult  دارد. متدهایی که به صورت آسنکرون کار می کنند ، اطلاعات مورد نظر خود را به صورت  یک شی از این نوع به تابع مورد نظر خود ارسال می کنند.

نکته: متدهای آسنکرون با پیشوندهای  Begin  و End شروع میگردند.

برای نوشتن برنامه ، ابتدا یک سوکت تعریف می کنیم  که عمل گوش دادن را انجام دهد :

Socket Mainlistener = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

 سپس عملیات معمول را بر روی سوکت انجام میدهیم :

 IPEndPoint server = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 1800);

Mainlistener.Bind(server);

همانگونه که می بینید ، در این برنامه سوکت مورد نظر ما به پورت ۱۸۰۰ گوش می دهد.

اکنون زمان آن است که یک delegate ایجاد کرده و آن را به تایع پردازشگر که در این مثال AcceptCallBack نام دارد ، منتسب کنیم.

 AsyncCallback callBackMethod = new AsyncCallback(AcceptCallback);

 اکنون باید سوکت تعریف شده به صورت غیر همگام ( آسنکرون) شروع به گوش دادن به پورت کند :

Mainlistener.Listen(4);

Mainlistener.BeginAccept(AcceptCallback,Mainlistener);

 در این مثال، مشخص کرده ایم که سوکت شروع  به عمل گوش دادن  و انتظار کند و سپس به محض کانکت شدن یک کلاینت به کامپیوتر ما ، تابع AcceptCallBack اجرا گردد و به اموری که تعیین می کنیم رسیدگی کند.

 نکته: پارامتر دوم تابع BeginAccept ، شی ای است برای ارسال داده های وضعیت سوکت، به تابعی که به سوکت رسیدگی می کند. در این جا این شیء خود سوکت است. اگر سوکت را به صورت سراسری تعریف می کردیم، نیاز به ارسال این شیء نبود و به جای آن null قرار می دادیم. شی مربوطه در قالب یک شی  از کلاس  IAsyncResult ارسال خواهد شد.

تابع AcceptCallback باید این گونه تعریف شود.

private void AcceptCallback(IAsyncResult ar)

{

…

{

 در این تابع ، آرگومانی از نوع IAsyncResult وجود دارد. این آرگومان اطلاعات وضعیت فراخوان تابع آسنکرون که در اینجا یک سوکت است را نگهداری می کند. ابتدا این اطلاعات را استخراج میکنیم :

 Socket temp = ((Socket)ar.AsyncState);

سپس به گوش دادن برای پذیرفتن کلاینت خاتمه می دهیم چرا که اکنون دیگر کلاینت مورد نظر به سرور کانکت شده و آماده برای ارسال اطلاعات است :

Socket worker = temp.EndAccept(ar);

 نکته: دو دستور قبل را می توانستیم در قالب یک دستور و به این شکل بنویسیم :

Socket temp = ((Socket)ar.AsyncState).EndAccept(ar);

 بسیار خوب،  اکنون که ارتباط کلاینت با برنامه ما برقرار گردیده است ، کافی است تا به صورت آسنکرون به دریافت اطلاعات مشغول شویم.  باز هم مانند قسمت قبل، از متدهای آسنکرون استفاده کرده و تابعی تعرف می کنیم که به محض دریافت اطلاعات فراخوانی گردیده و عملیات مورد نظر ما را انجام دهد.

نکته ای که بسیار حائز اهمیت است این است که باید از یک بافر برای ذخیره اطلاعات دریافتی استفاده کنیم. این بافر که در حقیقت آرایه ای از بایت هاست را به صورت یک آرایه سراسری تعریف می کنیم :

 byte[] buffer = new byte[1024];

 نکته: با توجه به این که در این مثال صرفا یا یک کلاینت کار می کنیم، سراسری بودن بافر مشکلی ایجاد نمی کند، اما چنانچه قصد داشتیم با چند کلاینت کار کنیم برای هریک باید بافر مخصوص به خودش را تعریف می کردیم که اصولا پیاده سازی آن برنامه به گونه ای دیگر خواهد بود.

برای دریافت اطلاعات به صورت آسنکرون ، از متد BeginReceive استفاده می کنیم. البته باید بافر، اندیس اولیه ای که می خواهیم بافر از آنجا پر شود و همچنین اندیس حد نهایی بافر را مشخص کنیم.

AsyncCallback ReceiveMethod = new AsyncCallback(ReceiveCallBack);

worker.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,new ReceiveMethod, worker);

 پس تا اینجا ، متد AcceptCallback به این صورت است :

 private void AcceptCallback(IAsyncResult ar)

{

 Socket temp = ((Socket)ar.AsyncState);

 Socket worker = temp.EndAccept(ar);

 AsyncCallback ReceiveMethod = new AsyncCallback(ReceiveCallBack);

 worker.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,new ReceiveMethod, worker);

}

اکنون متد ReceiveCallBack را تعریف می کنیم:

private void ReceiveCallBack(IAsyncResult ar)

{

…

{

درون این متد ، ابتدا اطلاعات وضعیت را به دست می آوریم:

Socket worker = ((Socket)ar.AsyncState);

سپس به گوش دادن به صورت موقت خاتمه می دهیم تا بتوانیم داده های فعلی را پردازش کنیم. این کار را با متد EndReceive انجام می دهیم . مقدار بازگشتی این متد، تعداد بایت های دریافت شده می باشد :

int bytesReceived = worker.EndReceive(ar);

 حال باید اطلاعات دریافت شده که  به صورت آرایه ای از بایت ها درون بافر هستند را پردازش کرده و جهت نمایش به رشته (string) تبدیل کنیم :

 string str = System.Text.UTF8Encoding.UTF8.GetString(buffer);

حال می توانیم اطلاعات را نمایش دهیم. نکته مهمی که اینجا وجود دارد این است که در برنامه نویسی به شیوه آسنکرون دیگر نمی توانیم به صورت عادی این رشته را به یک TextBox و یا یک کنترل بفرستیم. دلیل این امر آن است که تنها thread ای که کنترل مورد نظر را در ابتدای برنامه ایجاد کرده است می تواند با کنترل کار کرده و اطلاعات لازم را به آن بفرستد. پس کاری که انجام می دهیم استفاده از یک متد کمکی است که ابتدا  thread ایجاد کننده کنترل را پیدا کرده و سپس کار  مورد نظر را با استفاده از آن انجام می دهد. در این مثال نام این تابع را ShowInfo قرار داده ایم و تنها یک پارامتر از نوع رشته ای به آن ارسال می کنیم . البته فعلا دانستن جزئیات این متد چندان لازم نیست :

 delegate void ShowInfoCallback(string text);

private void ShowInfo(string text)

{

 if (this.txtMain.InvokeRequired)

  {

   ShowInfoCallback d = new ShowInfoCallback(ShowInfo);

    this.Invoke(d, new object[] { text });

   {

  else

  {

    txtMain.Text+=text+”\n”;

   }

 }

نکته: در برنامه اصلی فرض کرده ایم کنترلی که قرار است اطلاعات را نمایش دهد یک RichTextBox به نام txtMain است.

بسیار خب ، تاکنون توانستیم اطلاعات را دریافت کرده و به صورت یک رشته در آوریم. سپس آن را پردازش کنیم. اگر به یاد داشته باشد برای پردازش کردن اطلاعات، عمل دریافت اطلاعات را متوقف کرده ایم. اکنون این عمل را برای دریافت ادامه اطلاعات از سر می گیریم :

 AsyncCallback ReceiveMethod = new AsyncCallback(ReceiveCallBack);

 worker.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,ReceiveMethod, worker);

 پس متد ReceiveCallBack به این صورت است:

 private void ReceiveCallBack(IAsyncResult ar)

{

  Socket worker = ((Socket)ar.AsyncState);

  int bytesReceived = worker.EndReceive(ar);

  string str = System.Text.UTF8Encoding.UTF8.GetString(buffer);

  ShowInfo(str);

  AsyncCallback ReceiveMethod = new AsyncCallback(ReceiveCallBack);

  worker.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,

 ReceiveMethod, worker);

 }

 

کدهای کامل سمت سرور

byte[] buffer = new byte[1024];

 public Form1()

{

            InitializeComponent();

 Socket Mainlistener = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,

            SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

  IPEndPoint server = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 1800);

 Mainlistener.Bind(server);

  AsyncCallback callBackMethod = new AsyncCallback(AcceptCallback);

  Mainlistener.Listen(4);

 Mainlistener.BeginAccept(AcceptCallback,Mainlistener);

}

 private void AcceptCallback(IAsyncResult ar)

{

            Socket temp = ((Socket)ar.AsyncState);

            Socket worker = temp.EndAccept(ar);

            AsyncCallback ReceiveMethod = new AsyncCallback(ReceiveCallBack);

worker.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None, ReceiveMethod, worker);

}

 private void ReceiveCallBack(IAsyncResult ar)

{

            Socket worker = ((Socket)ar.AsyncState);

            int bytesReceived = worker.EndReceive(ar);

            string str = System.Text.UTF8Encoding.UTF8.GetString(buffer);

            ShowInfo(str);

            AsyncCallback ReceiveMethod = new  AsyncCallback(ReceiveCallBack);

            worker.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None, ReceiveMethod, worker);

}

 delegate void ShowInfoCallback(string text);

private void ShowInfo(string text)

{

            if (this.txtMain.InvokeRequired)

            {

                ShowInfoCallback d = new ShowInfoCallback(ShowInfo);

                this.Invoke(d, new object[] { text });

            }

            else

            {

                txtMain.Text+=text+”\n”;

            }

}

برای تست کردن برنامه می توانیم از Telnet استفاده کنیم. Telnet یکی از امکانات ویندوز است که به کمک آن می توان به یک آدرس IP و یک شماره پورت خاص وصل شده و به ارسال اطلاعات مشغول شویم. کافی است ایتدا برنامه را اجرا کرده و سپس در منوی RUN تایپ کنید:

telnet 127.0.0.1 1800

 سپس در پنجره مشکی رنگ ظاهر شده ، شروع به تایپ کردن کنید. آنچه شما تایپ می کنید برای برنامه ارسال می گردد و می توانید آن را مشاهد فرمایید.

فایل این آموزش را می توانید از اینجا دانلود نمایید.

از اینکه حامی پروژه را برای دانلود انتخاب نموده اید، بسیار سپاسگزاریم.