Socket编程中关于服务器端监听端口与新连接端口的深入剖析
在Socket编程领域，存在一个容易让初学者感到困惑的问题。尽管很多人在网络上进行了相关探讨，但不少解释要么不够清晰明了，要么太过肤浅，未能深入到问题的核心，这使得初学者在理解上存在诸多障碍。
其中一个关键问题是：当Socket的服务端监听一个固定端口（例如8888），客户端前来连接此端口后，服务器会生成一个新的Socket与对应的客户端进行通讯。那么，这个新的Socket的发送和接收端口究竟是怎样的呢？是随机分配的，还是依然为8888？在此，明确地告诉读者，答案是8888。即所有由该监听产生的回应客户端的新Socket，其收发数据所使用的端口都是8888。后续将通过代码实现以及网络命令的展示来进一步验证这一点。
代码实现
服务端代码
#include <iostream>
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#define DEFAULT_PORT "8888"
#define DEFAULT_BUFLEN 1024
int main() {
// 1. 初始化 Winsock
WSADATA wsaData;
int iResult = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
if (iResult!= 0) {
std::cerr << "WSAStartup failed: " << iResult << std::endl;
return 1;
}
// 2. 创建套接字
SOCKET ListenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if (ListenSocket == INVALID_SOCKET) {
std::cerr << "Socket creation failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
WSACleanup();
return 1;
}
// 3. 绑定套接字到本地地址和端口
sockaddr_in serverAddr;
serverAddr.sin_family = AF_INET;
serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
serverAddr.sin_port = htons(atoi(DEFAULT_PORT));
iResult = bind(ListenSocket, (sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr));
if (iResult == SOCKET_ERROR) {
std::cerr << "Bind failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
closesocket(ListenSocket);
WSACleanup();
return 1;
}
// 4. 监听连接请求
iResult = listen(ListenSocket, SOMAXCONN);
if (iResult == SOCKET_ERROR) {
std::cerr << "Listen failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
closesocket(ListenSocket);
WSACleanup();
return 1;
}
std::cout << "Server is listening on port " << DEFAULT_PORT << "..." << std::endl;
do {
// 5. 接受客户端连接
SOCKET ClientSocket = accept(ListenSocket, NULL, NULL);
if (ClientSocket == INVALID_SOCKET) {
std::cerr << "Accept failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
closesocket(ListenSocket);
WSACleanup();
return 1;
}
// 6. 接收和发送数据
char recvbuf[DEFAULT_BUFLEN];
int recvbuflen = DEFAULT_BUFLEN;
iResult = recv(ClientSocket, recvbuf, recvbuflen, 0);
if (iResult > 0) {
recvbuf[iResult] = '\0';
std::cout << "Received from client: " << recvbuf << std::endl;
const char* sendbuf = "Hello from server!";
iResult = send(ClientSocket, sendbuf, strlen(sendbuf), 0);
if (iResult == SOCKET_ERROR) {
std::cerr << "Send failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
}
} else if (iResult == 0) {
std::cout << "Connection closing..." << std::endl;
} else {
std::cerr << "Recv failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
}
} while (1);
// 7. 关闭套接字
//closesocket(ClientSocket);
closesocket(ListenSocket);
WSACleanup();
return 0;
}
这段服务端代码首先进行Winsock的初始化，接着创建套接字、绑定到指定端口（8888）、开始监听连接请求。在接受客户端连接后，能够接收客户端发送的数据，并向客户端发送响应信息。
客户端代码
#include <iostream>
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#define DEFAULT_PORT "8888"
#define DEFAULT_BUFLEN 1024
#define SERVER_ADDR "127.0.0.1"
int main() {
// 1. 初始化 Winsock
WSADATA wsaData;
int iResult = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
if (iResult!= 0) {
std::cerr << "WSAStartup failed: " << iResult << std::endl;
return 1;
}
// 2. 创建套接字
SOCKET ConnectSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if (ConnectSocket == INVALID_SOCKET) {
std::cerr << "Socket creation failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
WSACleanup();
return 1;
}
// 3. 配置服务器地址结构体
sockaddr_in serverAddr;
serverAddr.sin_family = AF_INET;
serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_ADDR);
serverAddr.sin_port = htons(atoi(DEFAULT_PORT));
// 4. 连接服务器
iResult = connect(ConnectSocket, (sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr));
if (iResult == SOCKET_ERROR) {
std::cerr << "Connect failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
closesocket(ConnectSocket);
WSACleanup();
return 1;
}
std::cout << "Connected to server " << SERVER_ADDR << ":" << DEFAULT_PORT << std::endl;
// 5. 发送数据
const char* sendbuf = "Hello from client!";
iResult = send(ConnectSocket, sendbuf, strlen(sendbuf), 0);
if (iResult == SOCKET_ERROR) {
std::cerr << "Send failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
closesocket(ConnectSocket);
WSACleanup();
return 1;
}
// 6. 接收服务器响应
char recvbuf[DEFAULT_BUFLEN];
int recvbuflen = DEFAULT_BUFLEN;
iResult = recv(ConnectSocket, recvbuf, recvbuflen, 0);
if (iResult > 0) {
recvbuf[iResult] = '\0';
std::cout << "Received from server: " << recvbuf << std::endl;
} else if (iResult == 0) {
std::cout << "Connection closing..." << std::endl;
} else {
std::cerr << "Recv failed: " << WSAGetLastError() << std::endl;
}
getchar();
// 7. 关闭套接字
closesocket(ConnectSocket);
WSACleanup();
return 0;
}
客户端代码同样先进行Winsock的初始化，创建套接字后，配置服务器地址并尝试连接到服务器（地址为127.0.0.1，端口8888）。连接成功后，发送数据给服务器并接收服务器的响应。
网络命令验证
使用Windows下的VC++对上述代码进行编译链接，生成socket_server.exe和socket_client.exe程序。
- 首先运行
socket_server.exe程序，此时网络监听情况如下，服务进程PID：18076
C:\Users\hss>netstat -ano | findstr :8888
TCP 0.0.0.0:8888 0.0.0.0:0 LISTENING 18076
可以看到服务端在8888端口处于监听状态，进程ID为18076。
- 接着分别运行2个客户端
socket_client.exe程序，网络监听和连接情况如下：
C:\Users\hss>netstat -ano | findstr :8888
TCP 0.0.0.0:8888 0.0.0.0:0 LISTENING 18076
TCP 127.0.0.1:8888 127.0.0.1:35582 ESTABLISHED 18076
TCP 127.0.0.1:8888 127.0.0.1:35634 ESTABLISHED 18076
TCP 127.0.0.1:35582 127.0.0.1:8888 ESTABLISHED 5896
TCP 127.0.0.1:35634 127.0.0.1:8888 ESTABLISHED 22044
从上述结果可以清晰地看出，服务器进程（ID为18076）有1个监听的8888端口和2个与客户端建立的TCP连接，且这些连接的本地收发端口都是8888。而客户端有2个进程（ID分别为8896和22044），它们的端口是随机分配的（分别是35582和35634）。
通过以上的代码实现和网络命令验证，足以证明服务器监听返回的新的Socket链接的收发数据端口都是监听端口8888。这对于深入理解Socket编程中的端口使用机制具有重要意义，能够帮助初学者更加准确地把握网络编程中这一关键知识点，从而在后续的编程实践中避免因端口概念不清而产生的错误和困惑，提升编程的准确性和效率，为进一步深入学习网络编程奠定坚实的基础。
