C# Socket通信詳解

C# Socket通信是指使用C#編寫的Socket程序，在網路上與其他程序或設備進行通信。 下面將從多個方面對C# Socket通信進行詳細闡述。

一、Socket通信基礎

1、Socket概念

Socket是一種網路通信協議，它是網路通信中用於表示IP地址和埠號的數據結構。C# Socket編程使用Socket來進行網路通信。

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

2、Socket通信模式

Socket通信有兩種方式：流模式和數據報模式。流模式Socket基於TCP協議，是可靠的面向連接的通信模式；數據報模式Socket基於UDP協議，是不可靠的無連接的通信模式。

//流模式Socket
Socket client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//數據報模式Socket
Socket server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);

3、Socket通信流程

在進行Socket通信時，一般遵循以下流程：

①創建Socket對象

②綁定IP地址和埠號

③監聽連接請求

④接受連接請求並與客戶端建立連接

⑤數據傳輸

//創建Socket對象
Socket server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//綁定IP地址和埠號
IPEndPoint ipPort = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 9000);
server.Bind(ipPort);
//監聽連接請求
server.Listen(10);
//接受連接請求並與客戶端建立連接
Socket client = server.Accept();
//數據傳輸
byte[] buffer = new byte[1024];
int length = client.Receive(buffer);
client.Send(buffer, length, SocketFlags.None);

二、Socket通信實現

1、客戶端實現

客戶端通過創建Socket對象，連接到伺服器來進行通信。下面是客戶端的代碼示例：

Socket client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
IPEndPoint ipPort = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 9000);
client.Connect(ipPort);
byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello world!");
client.Send(data);

2、服務端實現

服務端通過創建Socket對象，綁定IP地址和埠號，監聽連接請求，接受連接請求並與客戶端建立連接，進行數據傳輸來進行通信。下面是服務端的代碼示例：

Socket server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
IPEndPoint ipPort = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 9000);
server.Bind(ipPort);
server.Listen(10);
Socket client = server.Accept();
byte[] buffer = new byte[1024];
int length = client.Receive(buffer);
client.Send(buffer, length, SocketFlags.None);

三、Socket通信高級應用

1、Socket通信加密

在Socket通信過程中，為了加強數據傳輸安全性，我們可以使用加密演算法對數據進行加密和解密，避免數據被竊取和篡改。C#中提供了AES和RSA等對稱加密和非對稱加密演算法，以進行數據加密處理。

//AES加密
byte[] keyBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("1234567890123456");
byte[] ivBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("1234567890123456");
byte[] dataBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello world!");
Aes aes = Aes.Create();
aes.Key = keyBytes;
aes.IV = ivBytes;
ICryptoTransform transform = aes.CreateEncryptor();
byte[] resultBytes = transform.TransformFinalBlock(dataBytes, 0, dataBytes.Length);

//RSA加密
byte[] dataBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello world!");
RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider();
RSAParameters parameters = new RSAParameters();
parameters.Exponent = new byte[] { 1, 0, 1 };
parameters.Modulus = new byte[] { 135, 162, 187, 184, 83, 155, 114, 115, 112, 191 }; 
rsa.ImportParameters(parameters);
byte[] resultBytes = rsa.Encrypt(dataBytes, false);

2、Socket通信優化

在Socket通信中，為了提高傳輸效率，我們可以採用以下技巧：

①使用非同步方式發送和接收數據；

②合併多個小數據包為一個大數據包；

③採用壓縮演算法對數據進行壓縮。

//使用非同步方式發送和接收
public static class SocketExtension
{
    public static Task SendAsync(this Socket socket, byte[] data, int offset, int size, SocketFlags flags)
    {
        return Task.Factory.FromAsync((cb, state) => socket.BeginSend(data, offset, size, flags, cb, state),
            ar => socket.EndSend(ar), null);
    }
    public static Task ReceiveAsync(this Socket socket, byte[] data, int offset, int size, SocketFlags flags)
    {
        return Task.Factory.FromAsync((cb, state) => socket.BeginReceive(data, offset, size, flags, cb, state),
            ar => socket.EndReceive(ar), null);
    }
}

四、Socket通信實例

1、Socket文件傳輸

通過Socket通信可以實現文件傳輸。以下是一個簡單的文件傳輸示例：

//服務端代碼
Socket server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
IPEndPoint ipPort = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 9000);
server.Bind(ipPort);
server.Listen(10);
Socket client = server.Accept();
FileStream stream = File.Open("test.txt", FileMode.Open);
byte[] buffer = new byte[1024];
int length;
while ((length = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
{
    client.Send(buffer, length, SocketFlags.None);
}
stream.Close();
client.Shutdown(SocketShutdown.Send);

//客戶端代碼
Socket client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
IPEndPoint ipPort = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 9000);
client.Connect(ipPort);
FileStream stream = File.Create("test.txt");
byte[] buffer = new byte[1024];
int length;
while ((length = client.Receive(buffer, buffer.Length, SocketFlags.None)) > 0)
{
    stream.Write(buffer, 0, length);
}
stream.Close();
client.Shutdown(SocketShutdown.Both);

2、Socket聊天室

通過Socket通信可以實現聊天室功能。以下是一個簡單的聊天室示例：

//服務端代碼
Socket server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
IPEndPoint ipPort = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 9000);
server.Bind(ipPort);
server.Listen(10);
while (true)
{
    Socket client = server.Accept();
    Task.Run(() =>
    {
        while (true)
        {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int length = client.Receive(buffer);
            string message = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, length);
            //處理消息
            //......
        }
    });
}

//客戶端代碼
Socket client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
IPEndPoint ipPort = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 9000);
client.Connect(ipPort);
Task.Run(() =>
{
    while (true)
    {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int length = client.Receive(buffer);
        string message = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, length);
        //處理消息
        //......
    }
});
while (true)
{
    string message = Console.ReadLine();
    byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
    client.Send(data);
}

通過以上介紹，我們可以深入了解C# Socket通信相關知識，實現對網路通信的處理，並在實際項目中進行應用。