WinSock или Windows socket - это интерфейс прикладного программи-рования (API), созданный для реализации приложений в сети на основе прото-кола TCP/IP. Для работы используется WSOCK32.DLL. Эта библиотека нахо-дится в папке \System32 системного каталога Windows.
Существуют две версии WinSock:
WinSock 1.1 - поддерживает только протокол TCP/IP;
WinSock 2.0 - поддерживает дополнительное программное обеспечение.
WinSock 1.1 дал толчок к развитию World Wide Web и позволил получить доступ в Internet обычному пользователю ПК под Windows. Если цель версии 1.1 состояла в решении проблемы, то цель WinSock 2.0 - сделать сетевую среду лучше, быстрее и надежнее. В WinSock 2.0 добавлена поддержка других транс-портных протоколов и новые функциональные возможности обеспечения на-дежности сетевого обмена информацией. WinSock 2.0 позволяет создавать не-зависящие от транспортных протоколов приложения, работающие с TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), UDP (User Datagram Protocol), IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange), NetBEUI (NetBios Extended User Interface). Большая эффективность таких приложений достигается за счет совмещенного ввода/вывода и разделяемых сокетов.
Спецификация WinSock разделяет функции на три типа:
- блокирующие и неблокирующие (функции Беркли);
- информационные (получение информации о наименовании доменов, службах, протоколах Internet);
- инициализации и деинициализации библиотеки.
Блокирующая – это функция, которая останавливает работу программы до своего завершения; неблокирующая – это функция, которая выполняется па-раллельно с программой. Список основных функций, необходимых для созда-ния приложения, приведен в таблицах 1, 2, 3. Все описания функций WinSock даны в формате языка С, а примеры их вызова – на Delphi.
Сетевое программирование с помощью сокетов Windows
Именованные каналы пригодны для организации межпроцессного взаимодействия как в случае процессов, выполняющихся на одной и той же системе, так и в случае процессов, выполняющихся на компьютерах, связанных друг с другом локальной или глобальной сетью. Эти возможности были продемонстрированы на примере клиент-серверной системы, разработанной в главе 11, начиная с программы 11.2.
Однако как именованные каналы, так и почтовые ящики (в отношении которых для простоты мы будем использовать далее общий термин — "именованные каналы", если различия между ними не будут играть существенной роли) обладают тем недостатком, что они не являются промышленным стандартом. Это обстоятельство усложняет перенос программ наподобие тех, которые рассматривались в главе 11, в системы, не принадлежащие семейству Windows, хотя именованные каналы не зависят от протоколов и могут выполняться поверх многих стандартных промышленных протоколов, например TCP/IP.
Возможность взаимодействия с другими системами обеспечивается в Windows поддержкой сокетов (sockets) Windows Sockets — совместимого и почти точного аналога сокетов Berkeley Sockets, де-факто играющих роль промышленного стандарта. В этой главе использование API Windows Sockets (или "Winsock") показано на примере модифицированной клиент-серверной системы из главы 11. Результирующая система способна функционировать в глобальных сетях, использующих протокол TCP/IP, что, например, позволяет серверу принимать запросы от клиентов UNIX или каких-либо других, отличных от Windows систем.
Читатели, знакомые с интерфейсом Berkeley Sockets, при желании могут сразу же перейти непосредственно к рассмотрению примеров, в которых не только используются сокеты, но также вводятся новые возможности сервера и демонстрируются дополнительные методы работы с библиотеками, обеспечивающими безопасную многопоточную поддержку.
Привлекая средства обеспечения взаимодействия между разнородными системами, ориентированные на стандарты, интерфейс Winsock открывает перед программистами возможность доступа к высокоуровневым протоколам и приложениям, таким как ftp, http, RPC и СОМ, которые в совокупности предоставляют богатый набор высокоуровневых моделей, обеспечивающих поддержку межпроцессного сетевого взаимодействия для систем с различной архитектурой.
В данной главе указанная клиент-серверная система используется в качестве механизма демонстрации интерфейса Winsock, и в процессе того, как сервер будет модифицироваться, в него будут добавляться новые интересные возможности. В частности, нами будут впервые использованы точки входа DLL (глава 5) и внутрипроцессные серверы DLL. (Эти новые средства можно было включить уже в первоначальную версию программы в главе 11, однако это отвлекло бы ваше внимание от разработки основной архитектуры системы.) Наконец, дополнительные примеры покажут вам, как создаются безопасные реентерабельные многопоточные библиотеки.
Поскольку интерфейс Winsock должен соответствовать промышленным стандартам, принятые в нем соглашения о правилах присвоения имен и стилях программирования несколько отличаются от тех, с которыми мы сталкивались в процессе работы с описанными ранее функциями Windows. Строго говоря, Winsock API не является частью Win32/64. Кроме того, Winsock предоставляет дополнительные функции, не подчиняющиеся стандартам; эти функции используются лишь в случае крайней необходимости. Среди других преимуществ, обеспечиваемых Winsock, следует отметить улучшенную переносимость результирующих программ на другие системы.
Сокеты Windows
Winsock API разрабатывался как расширение Berkley Sockets API для среды Windows и поэтому поддерживается всеми системами Windows. К преимуществам Winsock можно отнести следующее:
• Перенос уже имеющегося кода, написанного для Berkeley Sockets API, осуществляется непосредственно.
• Системы Windows легко встраиваются в сети, использующие как версию IPv4 протокола TCP/IP, так и постепенно распространяющуюся версию IPv6. Помимо всего остального, версия IPv6 допускает использование более длинных IP-адресов, преодолевая существующий 4-байтовый адресный барьер версии IPv4.
• Сокеты могут использоваться совместно с перекрывающимся вводом/выводом Windows (глава 14), что, помимо всего прочего, обеспечивает возможность масштабирования серверов при увеличении количества активных клиентов.
• Сокеты можно рассматривать как дескрипторы (типа HANDLE) файлов при использовании функций ReadFile и WriteFile и, с некоторыми ограничениями, при использовании других функций, точно так же, как в качестве дескрипторов файлов сокеты применяются в UNIX. Эта возможность оказывается удобной в тех случаях, когда требуется использование асинхронного ввода/вывода и портов завершения ввода/вывода.
• Существуют также дополнительные, непереносимые расширения.
WinSock – это сетевой интерфейс прикладного программирования, реализованный на всех платформах Win32, основной интерфейс доступа к разным базовым сетевым протоколам. Интерфейс унаследовал многое от реализации Berkeley (BSD) Sockets на платформах UNIX. В средах Win32 он стал абсолютно независимым от протокола, особенно с выпуском WinSock 2.
Термин сокеты (sockets) используется для обозначения описателей поставщиков транспорта. В Win32 сокет отличается от описателя файла, а потому представлен отдельным типом — SOCKET. С позиций эталонной модели OSI интерфейс Winsock расположен м/у сеансовым и транспортным уровнями. Под управлением Windows прикладной, представительский и сеансовый уровни, в основном относятся к вашему приложению. Cуществуют значительные отличия реализаций сокетов в UNIX и в Windows, что создает очевидные проблемы. Библиотека WinSock поддерживает два вида сокетов — синхронные (блокируемые) и асинхронные (неблокируемые). Синхронные сокеты задерживают управление на время выполнения операции, а асинхронные возвращают его немедленно, продолжая выполнение в фоновом режиме, и, закончив работу, уведомляют об этом вызывающий код.
Устаревшие ОС Windows 3.x поддерживали только асинхронные сокеты, поскольку в среде с корпоративной многозадачностью захват управления одной задачей «подвешивает» все остальные, включая и саму систему. ОС Windows 9x и NT/2000/XP поддерживают оба вида сокетов, однако в силу того, что синхронные сокеты программируются более просто, чем асинхронные, последние не получили большого распространения. Сокеты семейства протоколов TCP/IP используются для обмена данными между узлами сети Интернет.
Сокеты делятся на два типа — потоковые и дейтаграммные. Потоковые сокеты работают с установлением соединения, обеспечивая надежную идентификацию обоих сторон и гарантируя целостность и успешность доставки данных. Дейтаграмные сокеты работают без установления соединения и не обеспечивают ни идентификации отправителя, ни контроля успешности доставки данных, зато они заметно быстрее потоковых. Выбор того или иного типа сокетов определяется транспортным протоколом, на котором работает сервер, клиент не может по своему желанию установить с дейтаграммным сервером потоковое соединение.