目錄
- 一、Wireshark抓包軟體下載安裝
- 二、控制臺程式使用 UDP 通信
- 1）創建新專案
- 2）撰寫代碼
- 3）編譯結果
- 4）抓包分析資料
- 三、Form視窗程式使用 TCP 通信
- 1）創建新專案
- 2）設計圖形界面
- 3）撰寫代碼
- 4）編譯客戶端和服務器端
- 5）抓包分析資料
- 四、總結
- 五、參考資料
本文章主要講述使用 VS2019 撰寫 C# 程式，并通過 UDP/TCP 進行通信，使用 Wireshark 抓包軟體抓取發送的包并分析資料結構，由于涉及到客戶端和通信端，可以使用兩臺電腦，一臺電腦撰寫客戶端代碼，一臺電腦撰寫服務器端代碼，也可以在一臺電腦上開兩個 VS2019 同時編譯兩個端，看自己的選擇，
實驗環境： Window 10 系統
開發工具： Visual Studio 2019
使用工具： Wireshark 3.4.0
一、Wireshark抓包軟體下載安裝
下載 Wireshark 安裝包，點擊下面的鏈接提取，里面有 2.6.4 和 3.2.7 版本的
注：我安裝 3.2.7 版本的時候安裝報錯1603，百度了好久都沒解決，但我室友安裝時并沒問題，所以我安裝的是 2.6.4 版本的，可能是我缺少某個包，你可自行選擇版本安裝，
鏈接：https://pan.baidu.com/s/18jMDSNe6Za-iMccuTsvm9w
提取碼：vbli
下載好后，就開始來安裝（版本不同，但是安裝的步驟一樣，除了后續我安裝了額外的 WinPcap 組件，可能這就是我電腦缺少的吧，哎），
- 打開 Wireshark-win64-2.6.4.exe 檔案，
- 點擊 “ Next > ”，
- 點擊 “ I Agree ”，
- 點擊 “ Next > ”，
- 勾選上 “ Wireshark Desktop Icon ”，意思為創建桌面快捷方式，再點擊 “ Next > ”，
- 選擇保存目錄，再點擊 “ Next > ”，
- 點擊 “ Next > ”，
- 點擊 “ Install ”，
- 然后彈出一個視窗，點擊 “ 是 ” ，后又彈出一個視窗，點擊 “ Next > ”，
- 點擊 “ I Agree ”，
- 點擊 “ Install ”，
- 點擊 “ Finish ”，
- 然后 Wireshark 繼續安裝，
- 安裝完成后，點擊 “ Next > ”，
- 點擊 “ Finish ”，
至此，Wireshark 就安裝完成了！好激動！！！
二、控制臺程式使用 UDP 通信
本部分內容： 用 C# 撰寫一個命令列/控制臺 hello world 程式，實作如下功能：在螢屏上連續輸出 50 行 “ hello cqjtu！重交物聯2018級 ” ；同時打開一個網路 UDP 套接字，向室友電腦或樹莓派發送這 50 行訊息，
程式實作功能： 從客戶端回圈發送多條資料，服務器端接收多條資料，
接下來我們創建一個新的 C# 控制臺程式，
1）創建新專案
- 打開 VS2019 ，點擊 “ 創建新專案 ”
- 選擇 “ 控制臺應用(.NET Framework) ” ，然后點擊 “ 下一步 ”，
- 編輯 “ 專案名稱 ” ，選擇程式保存位置，然后點擊 “ 創建 ”，
- 創建完畢就如下顯示，
2）撰寫代碼
在控制臺上簡單輸出：
- 在 Main 函式內書寫如下的代碼（功能：連續輸出 50 行資料），
for(int i = 0; i < 50; i++)
{
Console.WriteLine("第{0}行：hello cqjtu！重交物聯2018級", (i + 1));
}
System.Console.ReadKey();
- 編譯輸出結果，
使用 UDP 通信：
這一部分撰寫一個簡單的 UDP 通信實體，下一部分寫個更復雜一點的 TCP 通信，
目前最普遍的服務模式是 C/S 模式，所以需要一個客戶端 client 和一個服務端 Server ，來實作通信，
比如我現在在我的電腦上運行一個客戶端代碼，在我室友的電腦上運行一個服務端的代碼，就可以實作通信功能，
- 在我自己的電腦上使用 VS2019 創建一個新專案 client ，并將下列代碼復制粘貼進去，（注意頭檔案！！！使用網路協議需要引入頭檔案 .Net 和 .Net.Sockets）
客戶端：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace Client
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//提示資訊
Console.WriteLine("按下任意按鍵開始發送...");
Console.ReadKey();
int m;
//做好鏈接準備
UdpClient client = new UdpClient(); //實體一個埠
IPAddress remoteIP = IPAddress.Parse("10.60.202.32"); //假設發送給這個IP
int remotePort = 11000; //設定埠號
IPEndPoint remotePoint = new IPEndPoint(remoteIP, remotePort); //實體化一個遠程端點
for(int i = 0; i < 50; i++)
{
//要發送的資料：第n行：hello cqjtu！重交物聯2018級
string sendString = null;
sendString += "第";
m = i+1;
sendString += m.ToString();
sendString += "行：hello cqjtu！重交物聯2018級";
//定義發送的位元組陣列
//將字串轉化為位元組并存盤到位元組陣列中
byte[] sendData = null;
sendData = Encoding.Default.GetBytes(sendString);
client.Send(sendData, sendData.Length, remotePoint);//將資料發送到遠程端點
}
client.Close();//關閉連接
//提示資訊
Console.WriteLine("");
Console.WriteLine("資料發送成功，按任意鍵退出...");
System.Console.ReadKey();
}
}
}
代碼流程：
- ①首先顯示提示資訊，等待使用人員操作；
- ②做好連接準備，如：設定IP、埠號等；
- ③ for 回圈發送資料；
- ④關閉埠；
- ⑤顯示提示資訊，等待用戶確認退出，
在我室友的電腦上使用 VS2019 創建一個新專案 server，并將下列代碼復制粘貼進去，
服務器端：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace Server
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
int result;
string str = "第50行：hello cqjtu！重交物聯2018級";
UdpClient client = new UdpClient(11000);
string receiveString = null;
byte[] receiveData = null;
//實體化一個遠程端點，IP和埠可以隨意指定，等呼叫client.Receive(ref remotePoint)時會將該端點改成真正發送端端點
IPEndPoint remotePoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
Console.WriteLine("正在準備接收資料...");
while (true)
{
receiveData = client.Receive(ref remotePoint);//接收資料
receiveString = Encoding.Default.GetString(receiveData);
Console.WriteLine(receiveString);
result = String.Compare(receiveString, str);
if (result == 0)
{
break;
}
}
client.Close();//關閉連接
Console.WriteLine("");
Console.WriteLine("資料接收完畢，按任意鍵退出...");
System.Console.ReadKey();
}
}
}
代碼流程：
- ①做好連接準備，并設定結束標志；
- ②回圈接收資料；
- ③關閉連接；
- ④顯示提示資訊，等待用戶確定退出，
3）編譯結果
客戶端：
服務端：
4）抓包分析資料
- 在桌面雙擊打開之前下載的 Wireshark ，
- 由于我使用的網線連接，所以是通過以太網通信的，雙擊 “ 以太網 ”，
- 可以看到現在 Wireshark 不斷的在抓包，先點擊紅色的按鈕暫停抓包，
- 重新編譯客戶端和服務器端，先不要按下按鍵發送資料，先掛著，看下一步，
- 點擊鯊魚魚鰭的圖示，然后點擊 “ Continue without Saving ”，不保存之前抓取的包，
- 然后按鍵盤開始發送資料，發送完后，點擊 Wireshark 的紅色按鈕，停止抓包，
- 在方框內輸入 “ UDP ” 過濾包，然后就可以看到下面的資訊，這些就是我發送給我室友電腦上的 50 條資料，下面開始分析這些資料，只選擇其中一條分析，
- 在抓包分析資料之前，先有一個網路協議層的概念，主機上的資料都是從應用層→運輸層→網路層→資料鏈路層→物理層（位元流，也就是二進制，高低電平），
- 選中 Ethernet ，這就是資料鏈路層的幀的頭部，相應的下面藍色部分的十六進制，就是相應的幀頭部資料，
- 一個幀的頭部的主要結構是：
- 目的地址（Destination）：資料的接收方，這里是：10.60.202.32；
- 源地址（Source）：資料的發送方，這里是：10.60.191.19；
- 資料型別（Type）：分為 IP(0800) 包和 ARP(0806) 包，這個包是 0800 ，所以是 IP 包，
- 資料：后面三排，上層（網路層）傳下來的一個 IP 包，資料部分又分為資料部分和填充部分，當這個 IP 包的長度小于 46 個位元組，比如資料部分長度為 30 ，那么填充部分（垃圾資訊）就是 16 個位元組，保證這個幀的總長度最短為 64 個位元組（其原因可自行百度），如果資料部分長度為50，那么填充部分就為 0 個位元組，最后，資料（資料部分 + 填充部分）的長度最長為 1500 個位元組，不能過大，所以幀的總長度最長為 1518 位元組，抓取的所有包，都不會超過這個長度，
- 校驗碼：幀的末尾有 4 位元組的校驗碼，但是抓包軟體會自動舍去，
- 再來分析一下網路層的 IP 包：
- Version（版本號）：分為 IPv4 和 IPv6 現在普遍都用的 IPv4 ，所以值為 4 ，1 個位元組；
- HLen（ip報頭長度）：32位字的報頭長度(HLEN)；
- TOS（級別）：服務型別描述資料報將如何被處理，比如優先發送等，大多數都是默認為 0 ；
- Datagram Total Length（總長度）：包括報頭和資料的資料包長度；
- identifier（標識）：唯一的 IP 資料包值；
- Flags（標志）：說明是否有資料被分段，我是一條一條的發送多個資料包，每個包的資料很小，沒有被分段，所以這里數值為 0 ，
- Fragmentation Offset（分段偏移）：如果資料包在裝人幀時太大,則需要進行分段和重組，這里沒有分段，所以偏移量為 0 ；
- TTL（存活期）：存活期是在資料包產生時建立在其內部的一個設定，如果這個資料包在這個TTL到期時仍沒有到達它要去的目的地,那么它將被丟棄，這個設定將防止IP包在尋找目的地的時候在網路中不斷回圈，每經過一個路由器，它的值就減一，這里它的值為 128 ，也就是 128 個生存期；
- Protocol（協議）：上層協議的埠（ TCP 是埠 6；UDP 是埠 17） ，同樣也支持網路層協議,如ARP和ICMP，這里值為 17 ，也就是 UDP 協議；
- Header Checksum（校驗碼）：只針對報頭的回圈冗余校驗(CRC)；
- Source Address（源地址）：訊息發送者的 ip 地址，這里是10.60.191.19；
- Destination Address（目的地址）：訊息接收者的 ip 地址，這里是10.60.202.32；
- ip包頭的第六行：用于網路檢測、除錯、安全以及更多的內容，不過大多數情況都是默認為 0 的；
- 最后來看一下資料包：
可以很顯然看到，長度為 34 位元組，對應的十六進制就是藍色的區域了，這就是我們要發送的資料：第n行：hello cqjtu！重交物聯2018級，
到此，一個 UDP 包就分析完了，
下面演示如何通過視窗程式使用 TCP 通信，并抓包分析一下 TCP 包，
三、Form視窗程式使用 TCP 通信
本部分內容： 用 VS2019 的 C# 撰寫一個簡單的 Form 視窗程式，有一個文本框 textEdit 和一個發送按鈕 button ，運行程式后，可以在文本框里輸入文字，如 “ hello cqjtu！重交物聯2018級 ” ，點擊 button ，將這些文字發送給室友電腦或樹莓派，采用 TCP 套接字；
程式實作功能： 從客戶端發送多條資料，服務器端接收多條資料，服務器端反饋發送資訊給客戶端，客戶端收到并顯示出來，
接下來，我們創建一個新的 C# Form 視窗程式，
1）創建新專案
- 選中 “ Windows 表單應用 ” ，再點擊 “ 下一步 ”，
- 設定專案名稱、保存位置，再點擊 “ 創建 ” ，
- 創建完畢，
2）設計圖形界面
擺放控制元件：
- 首先往圖形界面內拖動控制元件并進行擺放，如下圖所示，
- 從工具箱內拖 2 個 TextBox 和 1 個 Button 控制元件，
注：剛拖出來的 TextBox 只能輸入一行，只能橫著拖，不能豎著拖，不用擔心，看看下面的設定屬性，就可以設計出如下的界面了，
設定訊息輸入框屬性：
- 左鍵選中最下面的 TextBox ，并在右下角的屬性中找到 Font 屬性，并點擊 “ … ” ，
- 該界面內可以設定文本樣式，
- 然后在設計屬性中的(Name)這里默認的 textBox1 ，也可以更改，但不能重復，唯一標識，這是控制元件的編號，用于代碼撰寫的時候識別，就像是身份證號一樣，不能出現中文，
- 在布局這里，Location 是指控制元件左上角頂點基于視窗所在的位置，Size 是指控制元件的長和寬，可以自行設定，
設定訊息顯示界面屬性：
- 選中一個 TextBox ，并點擊黑色的小三角按鈕，可以將單行文本框設定為多行文本框，
- 添加垂直滾動條：找到 ScrollBars 屬性，設定引數為 Vertical ，
- 設定邊界樣式：找到 BorderStyle ，引數設定為 FixedSingle ，
- 編號為 textBox2 ，
- 設定訊息顯示界面的 TextBox 不可編輯：找到 Enabled 屬性，引數設為 False ，
除此之外，你還可以根據設定訊息輸入框的文本樣式來設定訊息顯示界面內的文本樣式，
設定發送訊息按鈕屬性：
- 左鍵點擊選中按鈕，找到 Text 屬性，引數輸入為 “ 發送 ” ，則控制元件上就會顯示輸入的字樣，
- 它的唯一標識為：button1
設定表單屬性：
- 左擊表單選中它，在右下角的屬性中找到 Text 屬性，編輯為 “ 客戶端 ” ，然后表單的左上角，就顯示為 “ 客戶端 ”，
- 緊接著，有個 AcceptButton 屬性，下拉框選中這個 button1 按鈕，設定完這個屬性后，當我們最后執行這個程式后，按下回車鍵 = 點擊這個按鈕，
至此，控制元件的一些簡單屬性就設定完畢了，
想了解控制元件的其它屬性可以參考：https://wenwen.sogou.com/z/q707115213.htm
你也可以設定更多的屬性，使界面更加的好看，這里就不再贅述，著重點在于代碼，
3）撰寫代碼
現在來開始撰寫代碼，
- 雙擊圖形界面的按鈕后，VS2019 會自動的轉到代碼編輯區域，
- 紅色方框后就是我們雙擊按鈕后，要撰寫觸發事件執行程序的代碼，也就是點擊按鈕后，就會執行這個函式體，
- 在 button1_Click 函式內復制粘貼如下代碼，
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
namespace WindowsFormsApp1
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
public void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
/*
* 顯示當前時間
*/
string str = "The current time: ";
str += DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
/*
* 做好連接準備
*/
int port = 2000;
string host = "10.60.202.32";//我室友的IP地址
IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);//把ip和埠轉化為IPEndPoint實體
Socket c = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//創建一個Socket
/*
* 開始連接
*/
str = "Connect to server...";
textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
c.Connect(ipe);//連接到服務器
/*
*發送訊息
*/
string sendStr = textBox1.Text;
str = "The message content: " + sendStr;
textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(sendStr);
str = "Send the message to the server...";
textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
c.Send(bs, bs.Length, 0);//發送資訊
/*
* 接收服務器端的反饋資訊
*/
string recvStr = "";
byte[] recvBytes = new byte[1024];
int bytes;
bytes = c.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//從服務器端接受回傳資訊
recvStr += Encoding.UTF8.GetString(recvBytes, 0, bytes);
str = "The server feedback: " + recvStr;//顯示服務器回傳資訊
textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
/*
* 關閉socket
*/
c.Close();
}
catch (ArgumentNullException f)
{
string str = "ArgumentNullException: " + f.ToString();
textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
}
catch (SocketException f)
{
string str = "ArgumentNullException: " + f.ToString();
textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
}
textBox2.AppendText("" + Environment.NewLine);
textBox1.Text = "";
}
}
}
代碼流程：
- 當點擊按鈕后，button1_Click 函式開始執行，
①獲取當前時間，并列印到訊息顯示界面內；
②做連接服務器端的準備，如：設定IP、設定埠號、實體socket埠；
③列印連接資訊，并連接服務器；
④從訊息輸入框獲取字串并按照UTF8編碼到位元組陣列存盤，然后發送出去，
⑤將從服務器端接收到的位元組流按照UTF8解碼為字串并存盤列印出來，
⑥關閉socket埠變數， - 兩個 catch 是做例外情況處理，并列印到訊息顯示界面內，
接下來開始撰寫服務器端代碼：
注：從第三部分： “ Form視窗程式使用 TCP 通信 ” 開始至此，都是在撰寫客戶端的部分，接下來我們需要撰寫服務器端的代碼了，
- 根據第二部分： “ 控制臺程式使用 UDP 通信 ” 創建一個新的控制臺程式，這里就不再演示了，
- 復制下面 main 函式內的代碼，并粘貼進你自己的 main 函式體內，
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleApp2
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
/*
* 做好連接準備
*/
int i = 0;
int port = 2000;
string host = "10.60.202.32";
IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);
Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//創建一個Socket類
s.Bind(ipe);//系結2000埠
/*
* 回圈監聽并處理訊息
*/
while (true)
{
i++;
try
{
Console.Write("Perform operations {0} :",i);
Console.WriteLine("\t-----------------------------------------------");
s.Listen(0);//開始監聽
Console.WriteLine("1. Wait for connect...");
/*
* 實體一個新的socket埠
*/
Socket temp = s.Accept();//為新建連接創建新的Socket，
Console.WriteLine("2. Get a connect");
/*
* 接收客戶端發的訊息并做解碼處理
*/
string recvStr = "";
byte[] recvBytes = new byte[1024];
int bytes;
bytes = temp.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//從客戶端接受資訊
recvStr += Encoding.UTF8.GetString(recvBytes, 0, bytes);
Console.WriteLine("3. Server Get Message:{0}", recvStr);//把客戶端傳來的資訊顯示出來
/*
* 回傳給客戶端連接成功的訊息
*/
string sendStr = "Ok!Client send message sucessful!";
byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(sendStr);
temp.Send(bs, bs.Length, 0);//回傳客戶端成功資訊
/*
* 關閉埠
*/
temp.Close();
Console.WriteLine("4. Completed...");
Console.WriteLine("-----------------------------------------------------------------------");
Console.WriteLine("");
//s.Close();//關閉socket（由于再死回圈中，所以不用寫，但如果是單個接收，實體socket并完成任務后需關閉）
}
catch (ArgumentNullException e)
{
Console.WriteLine("ArgumentNullException: {0}", e);
}
catch (SocketException e)
{
Console.WriteLine("SocketException: {0}", e);
}
}
}
}
}
4）編譯客戶端和服務器端
客戶端：
服務器端：
GIF影片顯示：
- 然后在客戶端內輸入資訊，并點擊 “ 發送 ” 按鈕或者按回車鍵發送訊息，服務器端顯示客戶端發來的訊息，并做回復（由于使用的 GIF 制作動態圖，顯示不同步，自己試驗結果的時候可以對照來看），然后服務器端處理完訊息后，進入第一個準備接收階段，
客戶端：
服務器端：
發送多個訊息后的結果：
客戶端：
服務器端：
5）抓包分析資料
- 按照第二部分的抓包步驟來，開始抓包，
- 下面這幾個包就是我發送給我室友電腦上的資訊了，
- 以及室友電腦的客戶端反饋給我的資訊，
-
再來看一下 UDP 包和 TCP 包的區別，
UDP：
第三行：Internet Protocl Version 4：IPv4協議
第四行：User Datagram Protocol：UDP協議
TCP：
第三行：Internet Protocl Version 4：IPv4協議
第四行：Transmission Control Protocol：TCP協議 -
它們的區別也就在于第四行，第三行都是 IPv4 協議，
-
這個 ip 包頭也是 45 00 開頭，對比一下第二部分對 ip 包的分析，這個 ip 包頭也是 45 00 開頭，所以一個 ip 包的前兩個位元組一定是 45 00 ，
-
生存期也是 128 ，一個包的生存期基本上都是默認的數值 128 ，而這里的協議號是 6 ，這就是 TCP 的協議號，第二部分的協議號是 17 ，是 UDP 的，
其余的資料和第二部分抓取的資料包差不多了，這里不再贅述了，
至此本文章就差不多結束了，
四、總結
通過本篇文章，學會了如何使用 UDP/TCP 套接字進行網路通信，這都是基于 C/S 模式，一個客戶端，一個服務器端，在使用套接字的時候，埠號、IP地址是必不可缺的，缺一不可，如果你覺得本篇文章還可以的話，謝謝點個贊，
五、參考資料
1、C#套接字編程實體UDP/TCP通信
2、網路編程之UDP套接字
3、c# 實作簡單udp資料的發送和接收
4、IP報頭結構
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