Авторские статьи УЧИМСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ WINSOCK. ЧАСТЬ I.

Discussion in 'Статьи' started by slesh, 5 Jun 2009.

  1. slesh

    slesh Elder - Старейшина

    Joined:
    5 Mar 2007
    Messages:
    2,702
    Likes Received:
    1,204
    Reputations:
    455
    УЧИМСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ WINSOCK. ЧАСТЬ I.


    ПРЕДИСЛОВИЕ
    Статья будет состоять их 4-х частей.
    1) сокеты, их создание и настройка.
    2) подключение, передача и прием данных. многопоточность.
    3) различного рода функции для работы с сокетами (снифанье итд итп.)
    4) примеры работы с сокетами и некоторыми прикладными протоколами типа HTTP и SOCKS 5

    ВВЕДЕНИЕ
    Статья пригодится в первую очередь новичкам, ну и другим тоже иногда будет полезно знать некоторые вещи.
    Очень часто видно на форуме, что даже для примитивной работы с сетью многие использую компоненты типа Indy и им подобные. Вот и хотелось исходя из этого, описать основные принципы работы с сокетами. Я не буду описывать работу со всеми функциями, а также работу с сокетами в не блокирующем режиме, потому как это уже не относится к основной работе. Все примеры буду приводить на Delphi потому как многим это понятнее.

    ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ
    За основу работы берутся 2 DLL
    wsock32.dll – устаревший вариант применяемый в Win 9x системах. (Winsock)
    ws2_32.dll – более новые вариант с добавлением множества новых функций, применяется в Win NT системах. (Winsock 2)
    Разница между этими библиотеками лишь в наборе функций и работе некоторых отдельных функций.

    В независимости от используемой версии библиотеки можно выделить следующие ступени алгоритма работы
    1) Инициализация библиотеки сокетов
    2) Создание сокета
    3) Настройка сокета
    4) Исходящее соединение или ожидание входящего подключение.
    5) Передача данных
    6) Закрытие соединения.
    7) Прекращение работы с библиотекой сокетов (по желанию)

    Каждый из этих этапов имеет определенный набор основных команд, а также их последовательностей.

    ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ БИБЛИОТЕКИ СОКЕТОВ
    Без инициализации невозможно будет работать со всеми функциями, которые напрямую зависят от сети.
    Для инициализации достаточно выполнить одну лишь функцию WSAStartup
    function WSAStartup(wVersionRequired: word; var WSData: TWSAData): Integer; stdcall;
    Первым параметром задается версия библиотеки. Для старых версий задавалось $101. Для новой версии (Winsock2) используется число $202. В дальнейшем будем использовать только Winsock2 т.к. его использовании более актуально для других языков типа С++
    Вторым параметром передается структура TWSAData (WSAData) в которую будет записана некоторая информация о библиотеке.
    Исходя из этого инициализация библиотеки будет выглядеть как:
    Code:
    uses winsock2;
    var
      ws: TWSAData;
    begin
      WSAStartup($202,ws);
    
    При удачной инициализации WSAStartup вернет значение = 0. Мы его проверять не будет, потому как в настоящее время это не требуется, но для надежности можно вставить проверку:
    Code:
    uses winsock2;
    var
      ws: TWSAData;
    begin
      if WSAStartup($202,ws)<>0 then
        begin
          вывод сообщения об ошибке
          exit;
        end;
    
    СОЗДАНИЕ СОКЕТА
    Для создания сокета следует использовать функцию socket.
    function socket( const af, struct, protocol: Integer ): TSocket; stdcall;
    Первый параметр – тип адреса, существует множество типов, но т.к. мы работает с TCP/IP то будем использовать AF_INET
    Второй параметр – тип создаваемого сокета. Нас будут интересовать 3 типа
    SOCK_STREAM – потоковый, с установление соединения. Используется для TCP протокола.
    SOCK_DGRAM – дейтаграмный, без установки соединения. Исполь для UDP протокола.
    SOCK_RAW- сырой сокет. Без заранее определенного протокола.
    Третий параметр – непосредственно протокол который мы будет использовать.
    Для нас будут важны следующие 3:
    IPPROTO_TCP – TCP соединение
    IPPROTO_UDP – UDP соединение
    IPPROTO_RAW – для сырого сокета.
    В результате выполнения функции мы получит дискриптор сокета, который мы будет использовать в дальнейшем для передачи информации. При ошибке, будет вернут код INVALID_SOCKET.
    Code:
    var
     TCP_sock:TSocket; 
     UDP_sock:TSocket;
     RAW_sock:TSocket;
    begin
     TCP_sock:=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // создадим TCP сокет
     if TCP_sock= INVALID_SOCKET then ошибка_создания_сокета
     UDP_sock:=socket(AF_INET, SOCK_ DGRAM, IPPROTO_ UDP); // создадим UDP сокет
     if UDP _sock= INVALID_SOCKET then ошибка_создания_сокета
     RAW_sock:=socket(AF_INET, SOCK_ RAW, IPPROTO_ RAW); // создадим сырой сокет
     if RAW_sock= INVALID_SOCKET then ошибка_создания_сокета
    
    НАСТРОЙКА СОКЕТА
    Для того чтобы куда-то подключиться или начать ожидание входящего подключения на определенном порту, необходимо настроить сокет на этот адрес и порт. Для этой цели служит структура sockaddr_in.
    Для ожидания сходящего подключения необходимо заполнить следующие поля:
    Тип адреса: sin_family:=AF_INET;
    Порт на который будем жать подключения sin_port:=htons(SERVER_PORT);
    Порт – это число в диапазоне от 0 до 65535. К примеру HTTP по умолчанию имеет порт 80.
    Если задать его больше, то значением будет число = остатку от деления указанного порта на 65536. т.е. если задать PORT = 70000, то на самом деле будет = 4464;
    htons – функция winsock которая преобразует номер порта в нужный для работы формат и обрезает часть, которая выходит за пределы диапазона 0-65535.
    Здание IP адреса интерфейса с которого будут приниматься подключения. Это связанно с тем, что на одном компьютере может существовать несколько сетевых адаптеров и есть необходимость в привязке к какому-нибудь именно одному адресу.
    Для преобразования IP адреса в нужный вид применяется функция inet_addr. Она преобразует адрес из сивольного вида в числовой (двоичный)
    Для того чтобы принимать подключения со всех адаптером, можно использовать константу INADDR_ANY.
    sin_addr.s_addr:=inet_addr(‘192.168.2.1’); // принимать подключения только с адреса 192.167.2.1
    sin_addr.s_addr:=INADDR_ANY; // принимать со всех интерфейсов.
    !ВАЖНО: следует указывать ТОЛЬКО IP адреса. Доменные имена не принимаются. По этому необходимо через DNS узнать адрес соответствующий данному имения. Об этом я расскажу чуть ниже.

    Для подключения к другому компьютеру необходимо заполнить эту структуру следующим образом.
    sin_family:=AF_INET; // аналогично входящему подключению
    sin_port:=htons(PORT); // аналогично входящему подключению, но тут PORT указывает номер порта на который требуется подключиться.
    sin_addr.s_addr:=inet_addr(‘192.168.2.1’); // указываем IP адрес куда нам необходимо подключиться.
    При работе с UDP иногда требуется отослать широковещательный пакет. т.е. всем компьютерам сети. Для этого необходимо указать адрес - INADDR_BROADCAST, но для этого требуется еще указать отдельные опции для сокета.
    Чаще всего мы не знаем IP адрес сервера, зато мы знаем его доменное имя.
    Для поиска IP адреса по его доменному имени существует функция gethostbyname,
    которая в качестве параметра принимает доменное имя. Чтобы не замарачиваться с этим делом, можно вынести это всё в отдельную функцию, которая принимает доменное имя и возвращает его IP адрес или пустое значение в случае ошибки или неверного указания доменного имени.
    Code:
    function GetIPAddress(name: string):string;
    var
      p: PHostEnt;
    begin
     p:=gethostbyname(pchar(name)); // получим IP
     if p=nil then result:=’’ // если ошибка или нет адреса
      else result:=inet_ntoa(PInAddr(p.h_addr_list^)^); // извлечем и преобразуем адрес.
    end;
    
    Также немало важным является настройка некоторых таймаутов. В частности на чтение данных из сокета. Это очень заметно при работе с UDP протоколом, где данные отправляются без установки соединения. А также в других программах, где необходимо ограничить время ожидания приема данных.
    Специально для этого создана функция setsockopt. В её возможности входит очень много функций, но нам будет интересна только SOL_SOCKET с параметрами
    SO_RCVTIMEO – таймаут для чтения данных
    SO_SNDTIMEO – таймаут для посылки данных
    Примером работы может быть следующий код
    Code:
    var
     timeout:TTimeVal;
    begin
     timeout.tv_usec:=0;
     timeout.tv_sec:=10000; // время задается в миллисекундах. 10000 = 10 секунд
     // установим для сокета sock время ожидания чтения данных = 10 секунд.
     setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, @timeout, sizeof(ttimeval));
    
    Важно отметить что эта опция появилась только в NT'шных ОС начиная с 2000 вроде (точно незнаю). Т.к. в winsock 1.0 не полностью были реализованы BSD сокеты, то там ата функция не поддерживается. т.е. её применение не даст ни какого эффекта.
    В большинстве книг по Winsock именно про этот момент многие забывают упомянуть. На практике в многопоточных системах с большим кол-вом клиентов очень часто появляются ошибки связанные с зависшим ожиданием получения данных, что со временем очень сказывается на производительности и занимаемых ресурсах.
    Для UDP – это вообще очень серьёзная вещь, потому что из-за проблем с сетью или ошибки в адресах, может всё зависать.

    Также для отправки широковещательного UDP пакета, сокету необходимо установить опции SOL_SOCKET с параметром SO_BROADCAST и флагом TRUE.

    Code:
    var
     Opt:BOOL;
    begin
      Opt:=TRUE;
      setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST, pchar(@Opt),sizeof(Opt)) ;
    
    Вот так вот практически не на чем заканчивается первая часть этой статьи.
    Во второй части будут описаны функции подключения и принятие входящих подключения, посылка и прием данных, а также организация многопоточной обработки входящих подключений.

    (С) SLESH 2009


    P.S. в виду сессии, продолжение выйдет гдето через неделю.
     
    #1 slesh, 5 Jun 2009
    Last edited: 14 Jun 2009
    13 people like this.
  2. -Hormold-

    -Hormold- Кто, если не ты?

    Joined:
    29 Sep 2007
    Messages:
    474
    Likes Received:
    290
    Reputations:
    44
    Спасибо, возьму на заметку.
    Но мой выбор пал на Indy.
    Всё-таки всё уже готово...
    Решать кодеру...
     
  3. [n]-c0der

    [n]-c0der Member

    Joined:
    3 Feb 2009
    Messages:
    95
    Likes Received:
    25
    Reputations:
    -1
    Смотря для какой задачи выбирать, спам боты, мейлеры, на indy писать, это как в хоккей с битой играть.
    Кстати slesh, насчет сообщения об ошибке, сделай лучше функцию, которая будет подробно выводить сведения об ошибке(WSAGetLastError к примеру), для многих будет полезно.
    Потому что, у многих кто начинает работать с winsock на Delphi, возникнут проблемы, в этом я уверен.
     
    #3 [n]-c0der, 5 Jun 2009
    Last edited: 5 Jun 2009
  4. RumShun

    RumShun Member

    Joined:
    27 Oct 2008
    Messages:
    284
    Likes Received:
    75
    Reputations:
    6
    статья однозначно хорошая, сам новичок в этом деле, действительно очень сложно было материалы по программированию сокетов найти, отдельное спасибо за описание функции setsockopt, она действительно мало где описываеться, а как с ее помощью таймаут соккету задать не видел никде.

    Да, и вот еще вопрос про задание таймаута, он раз и на всегда задается сокету, или только до следуещей отправки/получения данных?
     
    #4 RumShun, 5 Jun 2009
    Last edited: 5 Jun 2009
  5. slesh

    slesh Elder - Старейшина

    Joined:
    5 Mar 2007
    Messages:
    2,702
    Likes Received:
    1,204
    Reputations:
    455
    2 Scorpion. В этом мире весь кодинг под Win - боян, потому что первоисточник всего -
    MSDN
    Да и сокеты MS тоже скопипастила из BSD

    2 RumShun Если поставил таймаут то, он действует на этот сокет пока ты его не закроеш
     
  6. bons

    bons Elder - Старейшина

    Joined:
    20 Dec 2007
    Messages:
    288
    Likes Received:
    121
    Reputations:
    21
    gethostbyname устарела, вместо нее рекомендуется юзать getaddrinfo
     
  7. slesh

    slesh Elder - Старейшина

    Joined:
    5 Mar 2007
    Messages:
    2,702
    Likes Received:
    1,204
    Reputations:
    455
    Ну если дело на то пошло, то для большинства функций необходимо ставить приставку WSA потому как это более новые функции.
    А на счет DNS то вобще лучше юзать DnsQuery_A потому что она работает еще быстрее, потому как первооснова DNS.
     
  8. bons

    bons Elder - Старейшина

    Joined:
    20 Dec 2007
    Messages:
    288
    Likes Received:
    121
    Reputations:
    21
    про WSA-функции вообще отдельный разговор, они существуют только в windows и их полезность еще под вопросом. Но даже если использовать WSA-функции это не отменяет полезность getaddrinfo.
    Не лучше. Не надо без нужды использовать низкоуровневые функции, ведь придется писать то что уже написано.

    getaddrinfo в отличии от gethostbyname будет работать независимо от протокола, именно для этого ее и написали.
     
    1 person likes this.
  9. slesh

    slesh Elder - Старейшина

    Joined:
    5 Mar 2007
    Messages:
    2,702
    Likes Received:
    1,204
    Reputations:
    455
    Ну пока что основной протокол один - DNS.
    А вот на счет низкоуровневости, тут смотря какая задача. Когда идет очень много запросов то getaddrinfo будет загивать тебе систему потому что она боле нагромажденная в плане кода чем DnsQuery_A. (про ручную реализацию DNS на сокетах промолчу).
    А если требуется с работа с учётом на будущее, на далекое будущее, то getaddrinfo как раз подойдет.
    Да и если дело на то пошло то на IPv6 утвердили еще в 95 году, и до сих пор пытаются перейти. Прогнозирую это на 2011-12 года. 16 лет, на переход. Так что когда getaddrinfo будет очень нужна, то это будет еще не скоро )

    Ты подумай над своими словами именно в данной теме.
    DnsQuery_A - это еще не низкоуровневая функция. А использование её не скажется на размерах твоей программы, потому как кода затратишь одинаково.
    А вот при использовании getaddrinfo и gethostbyname ты еще сделает теже операции, но только при этом пройдет с десяток(сотен) лишних операций.
    Одно дело когда ты юзаешь напрямую AFD - тут да. кода больше и геморнее.

    Так что итог таков - всё зависит от задачи и сферы применения.
    И вообще это основы Winsock, а не его хитрости )
     
    #9 slesh, 5 Jun 2009
    Last edited: 5 Jun 2009
  10. bons

    bons Elder - Старейшина

    Joined:
    20 Dec 2007
    Messages:
    288
    Likes Received:
    121
    Reputations:
    21
    вот нескоро это будет как раз из-за того что куча софта написано кое-как.
    с DnsQuery потеряешь в поддержке IPv6 и в переносимости кода на другие платформы.
    основы они на то и основы что должны быть безукоризнены и без сомнительных оптимизаций в виде этих ваших DnsQuery_A ;)
    в конце концов Руссинович рекомендует getaddrinfo
     
  11. intNet

    intNet Member

    Joined:
    31 May 2009
    Messages:
    70
    Likes Received:
    14
    Reputations:
    5
    Новичкам будет полезно, +.
    Сам буду ждать четвёртую часть статьи, вопрос с соксами не до конца решён.
     
  12. slesh

    slesh Elder - Старейшина

    Joined:
    5 Mar 2007
    Messages:
    2,702
    Likes Received:
    1,204
    Reputations:
    455
    Четвертая часть она чисто основана будет на применении сокетов для решения конкретных задач.
    А так вот вторую часть статьи прочитай, там есть парочка полезных вещей связанных с пингом и таймаутах на коннект. Довольно часто нужно применять при работе с проксями
     
  13. Lamia

    Lamia Elder - Старейшина

    Joined:
    11 Jul 2007
    Messages:
    193
    Likes Received:
    77
    Reputations:
    -9
    базываи понятия!Не отражена вся тема!
     
  14. slesh

    slesh Elder - Старейшина

    Joined:
    5 Mar 2007
    Messages:
    2,702
    Likes Received:
    1,204
    Reputations:
    455
    2 Lamia ты читать умеешь?
    Это обучающая статья для новичков, в которой описаны основные необходимые данные о Winsock. Причем расписано всё на примитивном и понятном уровне, чтобы не забивать мозги лишней информацией и левыми данными, которые на реале абсолютно не юзается.
    А если тебе нужно чтото помощнее, то учи англ яз и лезь на MSDN где описано всё в мельчайших подробностях.
     
  15. zythar

    zythar Elder - Старейшина

    Joined:
    16 Feb 2008
    Messages:
    518
    Likes Received:
    109
    Reputations:
    5
    почему делфи?

    зы я такое писал, давно уже, только. под никсы и с использованием С.
    кстати, вроде бы все аналогично, кроме создания сокета. а так, те же структуры, те же функции для того чтобы читать/писать, так?
     
  16. slesh

    slesh Elder - Старейшина

    Joined:
    5 Mar 2007
    Messages:
    2,702
    Likes Received:
    1,204
    Reputations:
    455
    2 Flenov
    Send и Recv -
    0 - сокет закрылся по нормальному
    -1 - ошибка
    >0 данные пришли

    setsockopt удобно для того чтобы не мучать select а потом recv всё время, а тут сразу сокет всегда будет давать таймаут на recv. Так что просто меньше команд.

    2 zythar под никсы почти также, только там в некоторых случаях ошибка имеет другой код
     
  17. ntldr

    ntldr Elder - Старейшина

    Joined:
    4 Dec 2007
    Messages:
    381
    Likes Received:
    140
    Reputations:
    23
    во первых не Send и Recv, а send и recv. Во вторых они не возвращают код ошибки, а возвращают результат выполнения. Код ошибки возвращает WSAGetLastError.
     
  18. ErrorNeo

    ErrorNeo Elder - Старейшина

    Joined:
    2 May 2009
    Messages:
    1,001
    Likes Received:
    839
    Reputations:
    402
    чорд
    а когда я разбирался с вин-соком, фиг я эту статью нашел(
    отличная статья для начинающих.

    еще один +1 в пользу необходимости разделения раздела "наши статьи" на тематические подразделы

    ps
    открыл для себя набор интересного чтива под названием "все темы c slesh" :D :D
     
    #18 ErrorNeo, 30 Dec 2009
    Last edited: 30 Dec 2009
    4 people like this.
  19. =Zeus=

    =Zeus= Member

    Joined:
    10 Aug 2009
    Messages:
    224
    Likes Received:
    54
    Reputations:
    5
    Да, для новичков самое то. Сам с удовольствием прочитал, буду ждать 3-4 части.
     
  20. .Life

    .Life Banned

    Joined:
    26 Dec 2009
    Messages:
    98
    Likes Received:
    3
    Reputations:
    0
    А вот ещё вопрос на засыпку:
    Какие коды ошибок (кроме -1) могут вернуть Send и Recv?
     
Loading...
Similar Threads - УЧИМСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ WINSOCK
  1. PvgValo
    Replies:
    5
    Views:
    3,434
  2. slesh
    Replies:
    26
    Views:
    18,342
  3. -=lebed=-
    Replies:
    20
    Views:
    15,554
  4. blaga
    Replies:
    0
    Views:
    3,284