前言

　　隨著Internet的不斷髮展，客戶機/伺服器模型得到了廣泛的應用。客戶應用程式向伺服器程式請求服務。一個服務程式通常在一個眾所周知的埠監聽對服務的請求，也就是說，服務程序一直處於休眠狀態，直到一個客戶對這個服務的地址提出了連線請求。在這個時刻，服務程式被“驚醒”並且為客戶提供服務或對客戶的請求作出適當的反應。　　 Unix最早是由美國貝爾實驗室發明的一種多使用者、多工的通用作業系統，由於 Unix具有技術成熟、可靠性高、網路和資料庫功能強、伸縮性突出和開發性好的特色，可滿足各行各業的實際需要，特別是企業重要業務的需要，已經成為主要的工作平臺和重要的企業操作平臺，而微軟公司的 Windows作業系統使用者介面友好，安裝、使用也比較方便，應用軟體豐富，在個人PC機上成為主流作業系統。因此服務端使用 Unix，客戶端使用 Windows能充分利用它們各自的優點，這也是今後發展的一個趨勢。

　　同時，金融行業的中間業務發展迅速，銀行主機採用 Unix系統，而各代收代付單位多采用 Windows或 WindowsNT系統，在它們之間傳輸資料檔案也涉及跨系統通訊的問題，通過套接字 Socket能方便地實現 Unix和 Windows的跨系統通訊，本文擬就這一問題作一探討。

　　二、 SOCKET簡介

　　TCP/IP是計算機互連最常使用的網路通訊協議， TCP/IP的核心部分由網路作業系統的核心實現，應用程式通過程式設計介面來訪問 TCP/IP，見下圖：

圖1　應用程式與Windows Socket關係圖

　　七十年代中，美國國防部高研署（DARPA）將TCP/IP的軟體提供給加利福尼亞大學Berkeley分校後，TCP/IP很快被整合到Unix中，同時出現了許多成熟的TCP/IP應用程式介面（API）。這個API稱為Socket介面。今天，SOCKET介面是TCP/IP網路最為通用的API，也是在INTERNET上進行應用開發最為通用的API。

　　九十年代初，由Microsoft聯合了其他幾家公司共同制定了一套WINDOWS下的網路程式設計介面，即Windows Sockets規範。它是Berkeley Sockets的重要擴充，主要是增加了一些非同步函式，並增加了符合 Windows 訊息驅動特性的網路事件非同步選擇機制。 Windows Sockets規範是一套開放的、支援多種協議的 Windows下的網路程式設計介面。目前，在實際應用中的Windows Sockets規範主要有1.1版和2.0版。兩者的最重要區別是1.1版只支援TCP/IP協議，而2.0版可以支援多協議，2.0版有良好的向後相容性，目前，Windows下的Internet軟體都是基於 WinSock開發的。

　　Socket實際在計算機中提供了一個通訊埠，可以通過這個埠與任何一個具有Socket介面的計算機通訊。應用程式在網路上傳輸，接收的資訊都通過這個Socket介面來實現。在應用開發中就像使用檔案控制代碼一樣，可以對 Socket控制代碼進行讀、寫操作。我們將 Socket翻譯為套接字，套接字分為以下三種類型：

　　位元組流套接字（Stream Socket）　是最常用的套接字型別，TCP/IP協議族中的 TCP 協議使用此類介面。位元組流套介面提供面向連線的（建立虛電路）、無差錯的、傳送先後順序一致的、無記錄邊界和非重複的網路信包傳輸。

　　資料報套接字 （Datagram Socket）　TCP/IP協議族中的UDP協議使用此類介面，它是無連線的服務，它以獨立的信包進行網路傳輸，信包最大長度為32KB，傳輸不保證順序性、可靠性和無重複性，它通常用於單個報文傳輸或可靠性不重要的場合。資料報套介面的一個重要特點是它保留了記錄邊界。對於這一特點。資料報套介面採用了與現在許多包交換網路（例如乙太網）非常類似的模型。

　　原始資料報套接字（Raw Socket）　提供對網路下層通訊協議（如IP協議）的直接訪問，它一般不是提供給普通使用者的，主要用於開發新的協議或用於提取協議較隱蔽的功能。

　　三、 基於SOCKET的應用開發

圖2　面向連線協議的SOCKET程式設計模型

　　面向連線協議的SOCKET程式設計模型應用最為廣泛，因為面向連線協議提供了一系列的資料糾錯功能，可以保證在網路上傳輸的資料及時、無誤地到達對方。基於連線協議（位元組流套接字）的服務是設計客戶機/伺服器應用程式時的標準，其程式設計模型如下：

　　儘管Windows Sockets和Berkeley Sockets都是TCP/IP應用程式的程式設計介面，但二者由於分屬不同的系統，在某些環節仍有一些差別。Windows Sockets API沒有嚴格地堅持Berkeley傳統風格，通常這麼做是因為在Windows環境中實現的難度。

　　1.套介面資料型別和錯誤數值

　　 Windows Sockets規範中定義了一個新的資料型別 SOCKET，這一型別的定義對於將來Windows Sockets規範的升級是必要的。這一型別的定義保證了應用程式向Win32 環境的可移植性。因為這一型別會自動地從16位升級到32位。

　　在 UNIX中，所有控制代碼包括套介面控制代碼，都是非負的短整數。 Windows Sockets 控制代碼則沒有這一限制，除了INVALID_SOCKET 不是一個有效的套介面外，套介面可以取從0到 INVALID_SOCKET－1 之間的任意值。因為 SOCKET 型別是unsigned ，所以編譯已經存在於UNIX 環境中的應用程式的原始碼可能會導致 signed/unsigned 資料型別不匹配的警告。

　　因此，在socket（） 例程和accept（） 例程返回時，檢查是否有錯誤發生就不應該再使用把返回值和－1比較的方法，或判斷返回值是否為負（這兩種方法在BSD 中都是很普通，很合法的途徑）。取而代之的是，一個應用程式應該使用常量INVALID_SOCKET ，該常量已在WINSOCK.H 中定義。

　　例如：
　　BDS 風格
　　m_hSocket=socket（…）；
　　if（m_hSocket=－1）　　 /＊or m_hSocket＜0＊/
　　　　{…}
　　Windows風格：
　　m_hSocket=socket（…）；
　　if（m_hSocket=INVALID_SOCKET）
　　　　{…}

　　2.select（） 函式和FD_＊巨集

　　由於一個套介面不再表示為非負的整數，select（） 函式在Windows Sockets API中的實現有一些變化：每一組套介面仍然用 fd_set 型別來代表，但是它並不是一個位掩碼。

　　typedef struct fd_set{
　　　u_int fd_count；
　　　SOCKET fd_array；
　　} fd_set；

　　整個組的套介面是用了一個套介面的陣列來實現的。為了避免潛在的危險，應用程式應該堅持用FD_XXX 巨集（FD_SET,FD_ZERO,FD_CLR,FD_ISSET）來設定，初始化，清除和檢查fd_set 結構。

　　3.錯誤程式碼－errno,h_errno,WSAGetLastError（）

　　 Windows Sockets 實現所設定的錯誤程式碼是無法通過 errno 變數得到的。另外對於 getXbyY（） 這一類的函式，錯誤程式碼無法從h _errno 變數得到，錯誤程式碼可以使用 WSAGetLastError（）呼叫得到，這種改進是為了適應多執行緒程式設計的需要。WSAGetLastError（）允許程式設計師能夠得到對應於每一執行緒的最近的錯誤程式碼。

　　為了保持與 BSD 的相容性，應用程式可以加入以下一行程式碼：

　　＃define errno WSAGetLastError（）

　　這就保證了用全程的 errno 變數所寫的網路程式程式碼在單執行緒環境中可以正確使用。當然，這樣做有許多明顯的缺點：如果一個源程式對套介面和非套介面函式都用 errno 變數來檢查錯誤，那麼這種機制將無法工作。此外，一個應用程式不可能為 errno 賦一個新的值 （在Windows Sockets 中，WSAGetLastError（）函式可以做到這一點）。

　　例如：
　　BSD風格：
　　retcode=recv（…）；
　　if（retcode=－1 ＆＆ errno=EWOULDBLOCK）
　　{…}
　　Windows風格：
　　retcode=recv（…）；
　　if（retcode=－1 ＆＆ WSAGetLastError （）=EWOULDBLOCK）
　　{…}

　　雖然為了相容性原因，錯誤常量與4.3BSD 所提供的一致：應用程式應該儘可能地使用“WSA”系列錯誤程式碼定義。且常量 SOCKET_ERROR是被用來檢查API 呼叫失敗的。雖然對這一常量的使用並不是強制性的，但這是推薦的。例如，上面程式更準確應該是：

　　retcode=recv（…）
　　if（retcode=SOCKET_ERROR＆＆WSAGetLastError（）=
　　WSAEWOULDBLOCK）
　　{…}

　　4.重新命名的函式

　　有兩種原因Berkeley 套介面中的函式必須重新命名，以避免與其他的 API 衝突：

　　① close（） 和closesocket（）
　　在Berkeley套介面中，套接口出現的形式與標準檔案描述字相同，所以 close（） 函式可以用來象關閉檔案一樣關閉套介面。在Windows Sockets API中，套接字和正常檔案控制代碼不是等同的，例如read（）,write（） 和close（） 在應用於套介面後不能保證正確工作。套介面必須使用 closesocket（）例程來關閉，用close（） 例程來關閉套介面是不正確的。

　　② ioctl（）和iooctlsocket（）
　　Windows Sockets定義ioctlsocket（） 例程，用於實現 BSD中ioctl（） 和fcntl（） 的功能。

　　5.阻塞例程和 EINPROGRESS 巨集

　　雖然Windows Sockets 支援關於套介面的阻塞操作，但是這種應用是被強烈反對的，如果程式設計師被迫使用阻塞模式（例如一個準備移植的已有的程式，BSD 包含了大量的阻塞函式，且其預設的工作方式都是阻塞的），那麼他應該清楚地知道Windows Sockets中阻塞操作的語義。

　　6.指標

　　所有應用程式與Windows Sockets 使用的指標都必須是FAR 指標，為了方便應用程式開發者作用，Windows Sockets規範定義了資料型別LPHOSTENT 。

　　7. Windows Sockets支援的最大套介面數目

　　一個Windows Sockets 應用程式可以使用的套介面的最大數目是在編譯時由常量 FD_SETSIZE 決定的。這個常量在 select（） 函式中被用來組建fd_set 結構。在WINSOCK.H 中預設值是64。如果一個應用程式希望能夠使用超過64個套介面，則程式設計人員必須在每一個原始檔包含 WINSOCK.H 前定義確切的FD_SETSIZE值。有一種方法可以完成這項工作，就是在工程專案檔案中的編譯器選項上加入這一定義。 FD_SETSIZE定義的值對Windows Sockets實現所支援的套介面的數目並無任何影響。

　　8.標頭檔案

　　為了方便基於 Berkeley 套介面的已有的原始碼的移植， Windows Sockets支援許多 Berkeley標頭檔案。這些 Berkeley標頭檔案被包含在WINSOCK.H中。所以一個 Windows Sockets應用程式只需簡單的包含 WINSOCK.H就足夠了（這也是一種被推薦使用的方法）。

圖3　第二客戶建立連線後的TCP伺服器

圖4　第二客戶建立連線後的資料結構

　　伺服器在指定的埠上監聽，每當一個套介面接收到資訊，都將會把接收到的資訊傳送給每一個Client 。其主要源程式如下：

　　int main（int argc,char ＊＊argv）
　　{
　　int 　　i,maxi,maxfd,listenfd,connfd,sockfd；
　　int 　　nready,client；
　　ssize_t n；
　　fd_set rset,allset；
　　char line［MAXLNE]；
　　socklen_t clilen；
　　struct sockaddr_in cliaddr,servaddr；
　　const int on=1；
　　listenfd=Socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）；
　　if（setsockopt （listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,＆on,sizeof（on））=－1）；　　　　err_ret（″setsockopt error″）；
　　bzero（＆servaddr,sizeof（servaddr））；
　　servaddr.sin_family =AF_INET；
　　servaddr.sin_addr.s_addr =htonl（INADDR_ANY）；
　　servaddr.sin_port =htons（SERV_PORT）；
　　Bind（listenfd,（SA＊）＆servaddr,sizeof（servaddr））；
　　Listen（listenfd,LISTENQ）；
　　maxfd =listenfd； //初始化
　　maxi = －1； //最大下標
　　for（i=0；i＜FD_SETSIZE；i＋＋）
　　　　client[i]=－1； //－1表示可用
　　FD_ZERO（＆allset）；
　　FD_SET（listenfd,＆allset）；
　　for（；；）{
　　　rset=allset； //結構賦值
　　　 nready=Select（maxfd＋1,＆rset,NULL,NULL,NULL）；
　　 if （FD_ISSET（listenfd,＆rset））{ //有使用者連線
　　　　clilen=sizeof（cliaddr）；
　　 　connfd=Accept（listenfd,（SA＊）＆cliaddr,＆clilen）；
　　　　for（i=0；i＜FD_SETSIZE；i＋＋）
　　　　　 if（client[i]＜ 0 {
　　　　　　 client[i]=connfd；//儲存套接字
　　　　　　 break；
　　　　　　}
　　　　if（i=FD_SETSIZE）；
　　 　　err_quit（″too many clients″）；
　　　　FD_SET （connfd，＆allset）； //增加套接字到讀描述字集
　　　　if（connfd＞maxfd）；
　　　　　　maxfd=connfd；
　　　　if（i＞maxi）；
　　　　　　maxi=i；
　　　　if（－－nready＜=0）
　　　　　continue；
　　}
　　for （i=0；i＜=maxi；i＋＋）{ //檢查所有使用者連線
　　　 if（（sockfd=client[i]）＜0）
　　　　　continue；
　　　 if（FD_ISSET（sockfd,＆rset））
{
　　　　　if（（n=Readline（sockfd,line,MAXLINE））=0）
{　　　　　　　　　　　　　　　//使用者關閉連線
　　　　　　 Close（sockfd）；
　　　　　　 FD_CLR（sockfd,＆allset）；
　　　　　　 client[i]=－1
　　　　　 }else
　　　　　　　　printf（″％s″,line）；
　　　　　　　Broadcast（client,maxi,line,n）；
　　　　　　　if （－－nready＜=0）
　　　　　　　　　break；
　　　　　　　　}
　　　　　　}
　　　　}
　　}
　　//將聊天內容傳送到所有已連線的使用者
　　Broadcast（int client,int maxi,char＊str,size_t n）
　　{
　　　　　　int i；
　　　　　　int sockfd；
　　　　　　for（i=0；i＜maxi,i＋＋）{
　　　 　　　if（（sockfd=client[i]）＜0）
　　　　 　　continue；
　　　　　　writen（sockfd,str,n）；
　　　　}
　　}

　　2.客戶端

　　為了實現非阻塞通訊，利用非同步選擇函式 WSAAsynSelect（） 將網路事件與 WinSock 訊息聯絡起來，由該函式註冊一些使用者感興趣的網路事件（如接收緩衝區滿，允許傳送資料，請求連線等）。當這些被註冊的網路事件發生時，應用程式的相應函式將接收到有關訊息。

　　應用程式在使用Windows Sockets DLL 之前必須先呼叫啟動函式WSAStartup（） ，該函式的功能有兩點：一是由應用程式指定所要求Windows Sockets DLL 版本；二是獲得系統 Windows Sockets DLL的一些技術細節。每一個WSAStartup（）函式必須和一個WSACleanup（）函式對應，當應用程式終止時，必須呼叫 WSACleanup（）將自己從OLL 中登出。

　　客戶端程式用 VC＋＋6.0在Windows98 作業系統下設計，程式主框架由 AppWizard 生成,客戶端核心程式碼在 CTalkDialog類中。只有一個 socket 變數m_hSocket 與服務端進行連線。連線建立好後，通過此 SOCKET傳送和接收資訊。

　　手工加入CTalkDialog::OnSockConnect（） ，完成基本套接字程式設計，為客戶程式申請一個套接字，並將該套接字與指定伺服器繫結，然後向伺服器發出連線請求，啟動非同步選擇函式等待伺服器的響應。

　　void CTalkDialog:″OnSockConnect（）
{
　　 struct sockaddr_in servaddr；
　　 WSADATA wsaData；
　　 if（WSAStartup（WINSOCK_VERSION,＆wsaData））；
　　 {
　　　　MessageBox（″Could not load Windows Sockets DLL,″,NULL,MB_Ok）；
　　　 return；
　　}
m_hSocket=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）；
　　 memset（＆servaddr,0，sizeof（servaddr））；
　　 servaddr.sin_family=AF_INET；
　　 //m_iPort,m_csIP 為通過註冊對話方塊返回的埠號和IP地址
　　servaddr.sin_port=htons（m_iport）；
　　servaddr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr（m_csIP）；
　　if （connect（m_hSocket,（SA＊）＆ servaddr,sizeof （servaddr））!=0）{
　　　　 AfxMessageBox（″連線伺服器失敗!″）；
　　　GetDlgItem（IDC_BUTTON_OUT）－＞EnableWindow（FALSE）；
　　　　 GetDlgItem（IDC_BUTTON_IN）－＞EnableWindowTRUE
　　　　 GetDlgItem（IDC_EDIT－SEND）－＞EnableWindow（FALSE）；
　　　　 UpdateData（FALSE）；
　　}
　　else{
　　　　 GetDlgItem（IDC_BUTTON_IN）－＞EnableWindow（FALSE）；
　　　GetDlgItem（IDC_BUTTON_OUT）－＞EnableWindow（TRUE）；
　　 GetDlgItem（IDC_EDIT－SEND）－＞EnableWindow（TRUE）；
　　　　 int iErrorCode=WSAAsyncSelect（m_hSocket,m_hWnd,WM_SOCKET_READ,　　 FD_READ）；
　　　　 if（iErrorCode=SOCKET_ERROR）
　　　　　　MessageBox（″WSAAsyncSelect failed on socket″,NULL,MB_OK）；
　　　　}
　　}　　手工加入CTalkDialog::OnSockRead（）, 響應WinSock 發來的訊息
　　LRESULT CTalkDialog::OnSockRead（WPARAM wParamLPARAM 1Param）
　　{
　　　　int iRead；
　　　　int iBufferLength；
　　　　int iEnd；
　　　　int iSpaceRemain；
　　　　char chIncomingData[100]；
　　　　iBufferLength=iSpaceRemain=sizeof （chIncomingData）；
　　 iEnd=0；
　　 iSpaceRemain－=iEnd；
　　 iRead=recv（m_hSocket,（LPSTR）（chIncomingData＋iEnd）,iSpaceRemain,0）；
　　 iEnd＋=iRead；
　　 if （iRead=SOCKET_ERROR）
　　 　AfxMessageBox（″接收資料錯誤!″）；
　　 chIncomingData[iEnd]=‘/0’；
　　 if（lstrlen（chIncomingData）!=0）
{
　　m_csRecv=m_csRecv＋chIncomingData；
　　GetDlgItem（IDC_EDIT_RECV）－＞SetWindowText（（LPCSTR）m_csRecv）；
　　CEdit＊pEdit；
　　pEdit=（CEdit＊）GetDlgItem（IDC_EDIT_RECV）；
　　int i=pEdit－＞GetLineCount（）；
　　　　　pEdit－＞LineScroll（i,0）；
　　　　}
　　　　return（OL）；
　　}
　　手工加入CTalkDialog::OnSend（）,將指定緩衝區中的資料傳送出去。
　　void CTalkDialog::OnSend（）
　　 {
　　　 UpdateData（）；
　　　 m_csSend.TrimLeft（）；
　　　 m_csSend.TrimRight（）；
　　　 if（!m_csSend.IsEmpty（））
　　 {
m_csSend=m_csName＋″:″＋m_csSend＋″/r/n″；
　　 int nCharSend=send（m_hSocket,m_csSend,m_csSend.GetLength（）,0）；
　　 if（nCharSend=SOCKET_ERROR）
　　　　MessageBox（″ 傳送資料錯誤!″,NULL,MB_OK）；
　　　}
　　　m_csSend=″″；
　　　UpdateData（FALSE）；
　　　CWnd ＊pEdit=GetDlgItem（IDC_EDIT_SEND）；
　　　pEdit－＞SetFocus（）；
　　　return；
　　}
　　通過ClassWizard 增加 virtual function PreTranslateMessage（）, 控制當按回車鍵時呼叫OnSend（），而不是執行預設按鈕的動作。
　　BOOL CTalkDialog::PreTranslateMessage（MSG＊pMsg）
　　{
if（pMsg－＞ message==WM_KEYDOWN ＆＆ pMsg－＞ wParam=VK_RETURN）{
　　　　　OnSend（）；
　　　　}
　　　　return CDialog::PreTranslateMessage（pMsg）；
　　}

　　為了簡化設計，使用者名稱在客戶端控制，服務端只進行簡單的接收資訊和“廣播”此資訊，不進行名字校驗，也就是說，可以有同名客戶登入到服務端。這個程式設計雖然簡單，但是已經具備了聊天室的最基本的功能。服務端程式在SCO OpenServer 5.0.5 下編譯通過，客戶端程式在VC＋＋6.0 下編譯通過，在使用TCP/IP 協議的區域網上執行良好。

　　上述例項僅用於說明通過 Socket 程式設計介面能方便地實現跨系統通訊，而這種跨系統通訊在金融行業中有著越來越廣泛的應用，利用它可以實現各種多媒體查詢，資料傳輸，網路通訊等功能。因此對跨系統通訊的探討是非常必要和有意義的，希望上述探討對大家能有所啟發。