“.NET 4.0 网络开发入门之旅系列文章”—— IP 知多少?(下)
4. IP 终结点
现在介绍 .NET 网络开发中最重要的一个概念—— IP 终结点, .NET 基类库中使用 IPEndPoint 类型代表它。
要想理解它,还得从 TCP/IP 说起。
前面说过,所有连在网络上的计算机都必须要有一个唯一的 IP 地址,它用于区分开网络上的不同计算机,现在的问题是:一台网络计算机上可能跑着多个 网络应用程序,它们可能会使用同一个网络接口从网络中接收(或发送)数据,因而共享同一个 IP 地址,在这种情况下,你怎么将到达主机的数据包转发给真正的“需求者”?
为了解决这个问题, TCP/IP 协议设计者引入了“端口( Port )”这个概念,规定每个提供网络服务的应用程序都必须指定一个“端口”,不同的网络应用程序不能使用相同的端口。
请看以下 TCP 数据包的结构:
图 4
每个 TCP 数据包都包容着两个端口信息(每个端口占 2 个字节,是一个 16 位的二进制数值,所以,最大端口值为 2 的 16 次方减 1 ,为 65535 )。 Source port 指明发送此数据包的网络应用程序使用的端口, Destination port 指明接收方网络应用程序使用的端口。
这样一来,接收方计算机依据 Destination port ,就可以把此数据包转发给真正的网络应用程序。
在 Windows 平台上,操作系统内核中的 TCP/IP 驱动( WindowsSystem32drivers 文件夹下的 tcpip.sys )负责完成处理 TCP 数据包的工作。
端口的问题解决了,但我们在 TCP 数据包中没有看到 IP 地址啊?没有这个地址,数据包怎样知道应该被送给哪台计算机?
方法是这样的。
由于 TCP 协议建构于 IP 协议之上, TCP 数据包由 IP 数据包承载,(图 5 )。
图 5
图 5 中清晰地展示出 IP 数据包中包容有发送此数据包的主机 IP 地址(即 Source IP Address )和接收此数据包的主机 IP 地址(即 Destination IP Address )信息。
图 5 中的“数据( Data )”部分,包容的就是 TCP 数据包。
由此可知, IP 地址与端口唯一地标识了一个网络中的网络应用程序,我们将这个组合称为“ IP 终结点( IP EndPoint )”, IP EndPoint 是一个网络服务的访问点。
提示:
类似地, WCF 中也有一个服务终结点( ServiceEndpoint ),它代表一个 WCF 服务的访问点。大家看到了软件技术各领域之间的联系了吗?
在 .NET 中,使用 IPEndPoint 类表示一个 IP 终结点(图 6 ),它派生自抽象基类 EndPoint ,注意它的 3 个属性( AddressAddressFamilyPort )所表达的重要信息。
图 6
在 .NET 网络应用程序中,套接字( Socket )对象必须绑定到一个 IPEndPoint 对象。
为了方便,我们编写了一个静态方法 GetRemoteMachineIPEndPoint ,并将其添加到前面介绍过的 AddressHelper 静态类中:
/// 以交互方式生成有效的远程主机访问终结点 , 适用于控制台程序
public static IPEndPoint GetRemoteMachineIPEndPoint()
{
IPEndPoint iep = null;
try
{
Console.Write(" 请输入远程主机的 IP 地址: ");
IPAddress address = IPAddress.Parse(Console.ReadLine());
Console.Write(" 请输入远程主机打开的端口号: ");
int port = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
if (port > 65535 || port < 1024)
throw new Exception(" 端口号应该为 [1024,65535] 范围内的整数 ");
iep = new IPEndPoint(address, port);
}
catch (ArgumentNullException)
{
Console.WriteLine(" 输入的数据有误! ");
}
catch (FormatException)
{
Console.WriteLine(" 输入的数据有误! ");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
return iep;
}
后面的示例将大量使用此方法创建可供 Socket 绑定的 IP 终结点对象。
1. 我可以使用哪个端口?
在实际开发中,经常需要为某个网络服务动态地指定一个端口,为避免与一些重要的网络服务程序冲突(比如 80 端口固定为 Web 服务器所使用)通常要求这个端口应位于 [1024,65535] 这区间内。
现在的问题是怎样从中选取一个没有被占用的端口?要知道,某台计算机上运行的网络应用程序可能有多个,而且在不同的时间段内也不一样。
IPAddress.Any 这个特殊的地址可以派上用场了,当一个套接字对象绑定一个 IPAddress.Any 对象时, Windows 会自动为其分配一个未被占用的端口号,当套接字对象不再使用而可以被回收时,此端口将可以被复用。
由此我们可以得到以下的思路:
创建一个套接字对象,让它绑定到 IPAddress.Any 对象,提取出系统分配的端口,然后再销毁掉此套接字对象。
Socket 对象实现了 IDisposable 接
补充:Web开发 , ASP.Net ,