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      用Winsock實現語音全雙工通信

      更新時間: 2007-05-09 15:33:49來源: 粵嵌教育瀏覽量:863


      一、引言

        Windows 95作為微機的操作系統,已經完全融入了網絡與通信功能,不僅可以建立純Windows 95環境下的“對等網絡”,而且支持多種協議,如TCP/IP、IPX/SPX、NETBUI等。在TCP/IP協議組中,TPC是一種面向連接的協義,為用戶提供可靠的、全雙工的字節流服務,具有確認、流控制、多路復用和同步等功能,適于數據傳輸。UDP協議則是無連接的,每個分組都攜帶完整的目的地址,各分組在系統中獨立傳送。它不能保證分組的先后順序,不進行分組出錯的恢復與重傳,因此不保證傳輸的可靠性,但是,它提供高傳輸效率的數據報服務,適于實時的語音、圖像傳輸、廣播消息等網絡傳輸。
        Winsock接口為進程間通信提供了一種新的手段,它不但能用于同一機器中的進程之間通信,而且支持網絡通信功能。隨著Windows 95的推出。Winsock已經被正式集成到了Windows系統中,同時包括了16位和32位的編程接口。而Winsock的開發工具也可以在Borland C++4.0、Visual C++2.0這些C編譯器中找到,主要由一個名為winsock.h的頭文件和動態連接庫winsock.dll或wsodk32.dll組成,這兩種動態連接庫分別用于Win16和Win32的應用程序。
        本文針對話音的全雙工傳輸要求,采用UDP協議實現了實時網絡通信。使用VisualC++2.0編譯環境,其動態連接庫名為wsock32.dll。

      二、主要函數的使用要點

        通過建立雙套接字,可以很方便地實現全雙工網絡通信。
        1.套接字建立函數:
      SOCKET socket(int family,int type,int protocol)
      對于UDP協議,寫為:
      SOCKRET s;
      s=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
      或s=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP)

        為了建立兩個套接字,必須實現地址的重復綁定,即,當一個套接字已經綁定到某本地地址后,為了讓另一個套接字重復使用該地址,必須為調用bind()函數綁定第二個套接字之前,通過函數setsockopt()為該套接字設置SO_REUSEADDR套接字選項。通過函數getsockopt()可獲得套接字選項設置狀態。需要注意的是,兩個套接字所對應的端口號不能相同。
      此外,還涉及到套接字緩沖區的設置問題,按規定,每個區的設置范圍是:不小于512個字節,大大于8k字節,根據需要,文中選用了4k字節。

        2.套接字綁定函數
        int bind(SOCKET s,struct sockaddr_in*name,int namelen)
      s是剛才創建好的套接字,name指向描述通訊對象的結構體的指針,namelen是該結構體的長度。該結構體中的分量包括:IP地址(對應name.sin_addr.s_addr)、端口號(name.sin_port)、地址類型(name.sin_family,一般都賦成AF_INET,表示是internet地址)。
        (1)IP地址的填寫方法:在全雙工通信中,要把用戶名對應的點分表示法地址轉換成32位長整數格式的IP地址,使用inet_addr()函數。
      (2)端口號是用于表示同一臺計算機不同的進程(應用程序),其分配方法有兩種:1)進程可以讓系統為套接字自動分配一端口號,只要在調用bind前將端口號指定為0即可。由系統自動分配的端口號位于1024~5000之間,而1~1023之間的任一TCP或UDP端口都是保留的,系統不允許任一進程使用保留端口,除非其有效用戶ID是零(超級用戶)。
        (2)進程可為套接字指定一特定端口。這對于需要給套接字分配一眾所端口的服務器是很有用的。指定范圍為1024和65536之間∩任意指定。
      在本程序中,對兩個套接字的端口號規定為2000和2001,前者對應發送套接字,后者對應接收套接字。
      端口號要從一個16位無符號數(u_short類型數)從主機字節順序轉換成網絡字節順序,使用
      htons()函數。
      根據以上兩個函數,可以給出雙套接字建立與綁定的程序片斷;
      //設置有關的全局變量
      SOCKET sr,ss;
      HPSTR sockBufferS,sockBufferR;
      HANDLE hSendData,hReceiveData;
      DWROD dwDataSize=1024*4;
      struct sockaddr_in therel.there2;
      #DEFINE LOCAL_HOST_ADDR 200.200.200.201
      #DEFINE REMOTE_HOST-ADDR 200.200.200.202
      #DEFINE LOCAL_HOST_PORT 2000
      #DEFINE LOCAL_HOST_PORT 2001
      //套接字建立函數
      BOOL make_skt(HWND hwnd)
      {

      struct sockaddr_in here,here1;
      ss=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
      sr=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
      if((ss==INVALID_SOCKET)||(sr==INVALID_SOCKET))
      {

      MessageBox(hwnd,“套接字建立失敗!”,“”,MB_OK);
      return(FALSE);

      }
      here.sin_family=AF_INET;
      here.sin_addr.s_addr=inet_addr(LOCAL_HOST_ADDR);
      here.sin_port=htons(LICAL_HOST_PORT);
      //another socket
      herel.sin_family=AF_INET;
      herel.sin_addr.s_addr(LOCAL_HOST_ADDR);
      herel.sin_port=htons(LOCAL_HOST_PORT1);
      SocketBuffer();//套接字緩沖區的鎖定設置
      setsockopt(ss,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,(char FAR*)sockBufferS,dwDataSize);
      if(bind(ss,(LPSOCKADDR)&here,sizeof(here)))
      {

      MessageBox(hwnd,“發送套接字綁定失敗!”,“”,MB_OK);
      return(FALSE);

      }
      setsockopt(sr SQL_SOCKET,SO_RCVBUF|SO_REUSEADDR,(char FAR*)
      sockBufferR,dwDataSize);
      if(bind(sr,(LPSOCKADDR)&here1,sizeof(here1)))
      {

      MessageBox(hwnd,“接收套接字綁定失敗!”,“”,MB_OK);
      return(FALSE);

      }
      return(TRUE);

      }
      //套接字緩沖區設置
      void sockBuffer(void)
      {

      hSendData=GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE|GMEM_SHARE,dwDataSize);
      if(!hSendData)
      {

      MessageBox(hwnd,“發送套接字緩沖區定位失敗!”,NULL,
      MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
      return;

      }
      if((sockBufferS=GlobalLock(hSendData)==NULL)
      {

      MessageBox(hwnd,“發送套接字緩沖區鎖定失敗!”,NULL,
      MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
      GlobalFree(hRecordData[0];
      return;

      }
      hReceiveData=globalAlloc(GMEM_MOVEABLE|GMEM_SHARE,dwDataSize);
      if(!hReceiveData)
      {

      MessageBox(hwnd,"“接收套接字緩沖區定位敗!”,NULL
      MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
      return;

      }
      if((sockBufferT=Globallock(hReceiveData))=NULL)
      MessageBox(hwnd,"發送套接字緩沖區鎖定失敗!”,NULL,
      MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
      GlobalFree(hRecordData[0]);
      return;

      }

        3.數據發送與接收函數;
      int sendto(SOCKET s.char*buf,int len,int flags,struct sockaddr_in to,int
      tolen);
      int recvfrom(SOCKET s.char*buf,int len,int flags,struct sockaddr_in
      fron,int*fromlen)其中,參數flags一般取0。
        recvfrom()函數實際上是讀取sendto()函數發過來的一個數據包,當讀到的數據字節少于規定接收的數目時,就把數據全部接收,并返回實際接收到的字節數;當讀到的數據多于規定值時,在數據報文方式下,多余的數據將被丟棄。而在流方式下,剩余的數據由下recvfrom()讀出。為了發送和接收數據,必須建立數據發送緩沖區和數據接收緩沖區。規定:IP層的一個數據報不超過64K(含數據報頭)。當緩沖區設置得過多、過大時,常因內存不夠而導致套接字建立失敗。在減小緩沖區后,該錯誤消失。經過實驗,文中選用了4K字節。
      此外,還應注意這兩個函數中參數的寫法,給sendto()的參數是一個整數值,而recvfrom()的則是指向一整數值的指針。

      4.套接字關閉函數:closesocket(SOCKET s)
        通訊結束時,應關閉指定的套接字,以釋與之相關的資源。
        在關閉套接字時,應先對鎖定的各種緩沖區加以釋放。其程序片斷為:
      void CloseSocket(void)
      {

      GlobalUnlock(hSendData);
      GlobalFree(hSenddata);
      GlobalUnlock(hReceiveData);
      GlobalFree(hReceiveDava);
      if(WSAAysncSelect(ss,hwnd,0,0)=SOCKET_ERROR)
      {

      MessageBos(hwnd,“發送套接字關閉失敗!”,“”,MB_OK);
      return;

      }
      if(WSAAysncSelect(sr,hwnd,0,0)==SOCKET_ERROR)
      {

      MessageBox(hwnd,“接收套接字關閉失敗!”,“”,MB_OK);
      return;
      }
      WSACleanup();
      closesockent(ss);
      closesockent(sr);
      return;

      }



        三、Winsock的編程特點與異步選擇機制

        1 阻塞及其處理方式
        在網絡通訊中,由于網絡擁擠或一次發送的數據量過大等原因,經常會發生交換的數據在短時間內不能傳送完,收發數據的函數因此不能返回,這種現象叫做阻塞。Winsock對有可能阻塞的函數提供了兩種處理方式:阻塞和非阻塞方式。在阻塞方式下,收發數據的函數在被調用后一直要到傳送完畢或者出錯才能返回。在阻塞期間,被阻的函數不會斷調用系統函數GetMessage()來保持消息循環的正常進行。對于非阻塞方式,函數被調用后立即返回,當傳送完成后由Winsock給程序發一個事先約定好的消息。
      在編程時,應盡量使用非阻塞方式。因為在阻塞方式下,用戶可能會長時間的等待過程中試圖關閉程序,因為消息循環還在起作用,所以程序的窗口可能被關閉,這樣當函數從Winsock的動態連接庫中返回時,主程序已經從內存中刪除,這顯然是極其危險的。

        2 異步選擇函數WSAAsyncSelect()的使用
        Winsock通過WSAAsyncSelect()自動地設置套接字處于非阻塞方式。使用Windows Sockets實現Windows網絡程序設計的關鍵就是它提供了對網絡事件基于消息的異步存取,用于注冊應用程序感興趣的網絡事件。它請求Windows Sockets DLL在檢測到套接字上發生的網絡事件時,向窗口發送一個消息。對UDP協議,這些網絡事件主要為:

      FD_READ 期望在套接字收到數據(即讀準備好)時接收通知;

      FD_WRITE 期望在套接字可發送數(即寫準備好)時接收通知;

      FD_CLOSE 期望在套接字關閉時接電通知

        消息變量wParam指示發生網絡事件的套接字,變量1Param的低字節描述發生的網絡事件,高字包含錯誤碼。如在窗口函數的消息循環中均加一個分支:
      int ok=sizeof(SOCKADDR);
      case wMsg;
      switch(1Param)
      {

      case FD_READ:
      //套接字上讀數據
      if(recvfrom(sr.lpPlayData[j],dwDataSize,0,(struct sockaddr FAR*)&there1,

      (int FAR*)&ok)==SOCKET_ERROR0
      {

      MessageBox)hwnd,“數據接收失敗!”,“”,MB_OK);
      return(FALSE);

      }
      case FD_WRITE:
      //套接字上寫數據

      }
      break;

        在程序的編制中,應根據需要靈活地將WSAAsyncSelect()函靈敏放在相應的消息循環之中,其它說明可參見文獻[1]。此外,應該指出的是,以上程序片斷中的消息框主要是為程序調試方便而設置的,而在正式產品中不再出現。同時,按照程序容錯誤設計,應建立一個專門的容錯處理函數。程序中可能出現的各種錯誤都將由該函數進行處理,依據錯誤的危害程度不同,建立幾種不同的處理措施。這樣,才能保證雙方通話的順利和可靠。 四、結論
        本文是多媒體網絡傳輸項目的重要內容之一,目前,結合硬件全雙工語音卡等設備,已經成功地實現了話音的全雙工的通信。有關整個多媒體傳輸系統設計的內容,將有另文敘述。

      參考文獻

      1 蔣東興,林鄂華Windows Sockets網絡程序設計指南。清華大學出版社。1995,12
      2 祝小翰 Winsock編程初步,微電腦世界,1996,(8):54~60

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