网络游戏《丛林战争》开发与学习之（一）：网络编程的基础知识

《丛林战争》是一款完整的网络游戏案例，运用U3D开发客户端，Socket开发服务端，其中涉及到了网络编程、数据库和Unity的功能实现，之前通过U3D开发了一个单机游戏《黑暗之光》，并没有涉及网络编程的知识，通过《丛林战争》这个完整的游戏，系统性地学习网络编程，并进一步学习利用U3D开发游戏。

本篇内容是网络编程的基础知识，主要内容如下：

介绍TCP/IP的基本概念以及基础TCP协议
实现服务器端与客户端的同步收发
实现服务器端与客户端的异步收发

1. TCP/IP基本概念

下图是一个网络的简化图，可以看出IP的作用是在复杂的网络环境中将数据包发给最终的目标地址，本节主要介绍IP、端口号和TCP协议。

1.1 IP

IP分为局域网IP和公网IP，每台机都有这两个IP。当一个路由器连接多个主机，相当于路由器与这些主机组成了一个局域网，路由器会给每个主机分配一个局域网IP，可以在Win+R > cmd，小黑窗中输入ipconfig查到，公网IP则可以通过百度查询到。

1.2 端口号

主机之间通过路由器进行通信，以主机B与主机D通信为例，B通过ip地址找到了主机D，连接建立之后，考虑到进行通信最终是软件之间的交互，因此需要搞清是与什么软件进行通信。假设D中有QQ、微信、绝地求生等软件，需要为每个软件分配一个端口号。（即ip找机器，端口号找软件）

下图就是一个例子，IP数据172.23.12.14找到了主机A，A中各个端口号对应不同应用（图中以服务端为例），需要通过独有的端口号找到对应软件。后期也会学习如何向系统申请端口号。

一般知名端口号在0~1023之间，而我们经常使用的自定义/动态分配的端口号则一般在1024~65535之间。详细参考百度百科。https://baike.baidu.com/item/%E7%AB%AF%E5%8F%A3%E5%8F%B7/10883658

1.3 TCP协议（三次握手与四次挥手）

三次握手与四次挥手的详解可以参照该博客：https://blog.csdn.net/sssnmnmjmf/article/details/68486261

在这里大致解释一下：（主机A代表张三，B代表李四）

三次握手：

张三：李四你在吗？（请求连接）

李四：张三我在的（确认应答）

张三：好的我要发数据了（对李四的确认应答）

四次挥手：

张三：李四我没事了，挂电话了（请求切断）

李四：好的，知道你没事了（确认应答）

李四：那就这样，挂电话吧（请求切断）

张三：那我挂了（确认应答）

2 利用TCP协议实现服务端与客户端的通信

利用C#服务器控制应用程序实现简单的通信，步骤如下图，图中所示即为服务端与客户端的连接步骤，TCP连接都是基于这个规则。

2.1 服务端与客户端的同步收发

服务端代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Net.Sockets;
using System.Net;
namespace TCPServer
{class Program{static void Main(string[] args){Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);  //第一个参数表示时候用ipv4，第二个Stream表示TCP传输用到的数据流，如果是UDP协议可以用Dgram报文//IPAddress xxx.xx.xx.xx IPEndPoint xxx.xx.xx.x:port 需要用到using System.Net;IPAddress ipAddr = IPAddress.Parse("127.0.0.1");    //服务器端申请ip及端口号IPEndPoint ipEndPoint = new IPEndPoint(ipAddr, 1200);socketServer.Bind(ipEndPoint);  //进行绑定socketServer.Listen(10);    //最多处理10个连接的队列Socket socketClient = socketServer.Accept();  // 接收客户端连接,之后通过socketClient进行对客户端数据的收发//发送给客户端string sendMsg = "hello,客户端";byte[] sendData = Encoding.UTF8.GetBytes(sendMsg);  //字符串转为bype数组发送,用到using System.Text;socketClient.Send(sendData);//从客户端接收byte[] recvData = new byte[1024];   //分配1024字节大小的空间存储int count = socketClient.Receive(recvData); //接收到的字节大小string recvMsg = Encoding.UTF8.GetString(recvData, 0, count);  //数组转为字符串，转换0~count长度，由于recvData未填满，直接转换recvData会出错Console.WriteLine(recvMsg);socketClient.Close();socketServer.Close();}}
}

客户端代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Net.Sockets;
using System.Net;
namespace TCPClient
{class Program{static void Main(string[] args){Socket clientSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);clientSocket.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 1200));//从服务端接收数据byte[] dataRecv = new byte[1024];   int count = clientSocket.Receive(dataRecv);string msgRecv = Encoding.UTF8.GetString(dataRecv, 0, count);Console.WriteLine(msgRecv);//向服务端发送数据string msgSend = Console.ReadLine();byte[] dataSend = Encoding.UTF8.GetBytes(msgSend);  //字符串转为bype数组发送,用到using System.Text;clientSocket.Send(dataSend);Console.ReadKey();clientSocket.Close();}}
}

结果如下。

上述方法是一个同步发送与接收的例子，当服务器处于接收状态时，无法发送数据给客户端，反之亦然。因此需要一种异步的处理方法。

2.2 服务端实现异步接收

在服务器端添加异步接收功能，将之前的代码修改为：

static byte[] dataBuffer = new byte[1024];static void StartAsync(){Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);  //第一个参数表示时候用ipv4，第二个Stream表示TCP传输用到的数据流，如果是UDP协议可以用Dgram报文//IPAddress xxx.xx.xx.xx IPEndPoint xxx.xx.xx.x:port 需要用到using System.Net;IPAddress ipAddr = IPAddress.Parse("127.0.0.1");    //服务器端申请ip及端口号IPEndPoint ipEndPoint = new IPEndPoint(ipAddr, 1200);socketServer.Bind(ipEndPoint);  //进行绑定socketServer.Listen(10);    //最多处理10个连接的队列Socket socketClient = socketServer.Accept();  // 接收客户端连接,之后通过socketClient进行对客户端数据的收发//发送给客户端string sendMsg = "hello,客户端";byte[] sendData = Encoding.UTF8.GetBytes(sendMsg);  //字符串转为bype数组发送,用到using System.Text;socketClient.Send(sendData);//从客户端接收socketClient.BeginReceive(dataBuffer, 0, 1024, SocketFlags.None, ReceiveCallBack, socketClient);   //开始监听客户端数据，当接收到数据时调用RecvCallBack，实现异步接收Console.ReadKey();socketClient.Close();socketServer.Close();}static void ReceiveCallBack(IAsyncResult ar){Socket clientSocket = ar.AsyncState as Socket;int count = clientSocket.EndReceive(ar);string msg = Encoding.UTF8.GetString(dataBuffer, 0, count);Console.WriteLine("接收到的消息为：" + msg);clientSocket.BeginReceive(dataBuffer, 0, 1024, SocketFlags.None, ReceiveCallBack, clientSocket);    //接收完一条消息后回掉自身，继续接收}

在客户端发送数据代码前加一个while(true)以达到不断发送数据的目的，结果如下。

2.3 服务端接收多个客户端的异步数据

若要使服务端同时接收多个客户端的数据，服务端实现异步收发需要调用AcceptCallBack

socketServer.BeginAccept(AcceptCallBack, socketServer);

服务端代码如下

     static void StartAsyncAcceptAndRecv(){Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);  //第一个参数表示时候用ipv4，第二个Stream表示TCP传输用到的数据流，如果是UDP协议可以用Dgram报文IPAddress ipAddr = IPAddress.Parse("127.0.0.1");    //服务器端申请ip及端口号IPEndPoint ipEndPoint = new IPEndPoint(ipAddr, 1200);socketServer.Bind(ipEndPoint);  //进行绑定socketServer.Listen(10);    //最多处理10个连接的队列//Socket socketClient = socketServer.Accept();  // 接收客户端连接,之后通过socketClient进行对客户端数据的收发socketServer.BeginAccept(AcceptCallBack, socketServer);}

客户端不变，此时服务端可以接收多个客户端的数据，如下图所示。

工程源码下载地址：https://download.csdn.net/download/s1314_jhc/10519603（下载分不够可以私聊我发代码）