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什么是NetworkStream#xff1f;
NetworkStream 是 .NET Framework 中用于在网络上进行数据传输的流类。它属于System.Net.Sockets 命名空间#xff0c;并提供了通过网络连接进行读写操作的功能。NetworkStream 主要用于处理从网络套接字#xff08;Soc…一、NetworkStream
什么是NetworkStream
NetworkStream 是 .NET Framework 中用于在网络上进行数据传输的流类。它属于System.Net.Sockets 命名空间并提供了通过网络连接进行读写操作的功能。NetworkStream 主要用于处理从网络套接字Socket获得的输入和输出流数据
主要功能
NetworkStream 允许你通过网络连接进行流式数据传输。它可以用于发送和接收数据通常与 TcpClient、TcpListener、Socket 等类一起使用如下 数据流: NetworkStream 实现了 Stream 抽象类提供了基本的流操作方法如 Read、Write、Flush 和 Close。 实时传输: 它能够进行实时的数据传输对于需要即时响应的网络通信尤为重要。 自动处理缓冲: NetworkStream 处理了网络数据传输中的缓冲区管理帮助简化网络编程。 同步和异步操作: NetworkStream 支持同步和异步数据读写操作可以提高程序的响应能力和性能。
使用方法
// 链接到服务器TcpClient _tcpClient new TcpClient(localhost,8080);// 获取networkstream 对象NetworkStream _stream _tcpClient.GetStream();// 发送数据string _message hello server;byte[] dataEncoding.ASCII.GetBytes( _message );_stream.Write( data, 0, data.Length ); // 向 NetworkStream 中写入数据通常会指定一个字节数组和要写入的字节数_stream.WriteAsync(data, 0, data.Length); // 异步写入_stream.Flush(); // 将缓冲区中的所有数据写入到网络流中// 接收数据byte[] _buffernew byte[1024];int bytesRead await _stream.ReadAsync(_buffer, 0, _buffer.Length); // 异步读取int _byteRead _stream.Read(_buffer,0,_buffer.Length);string _responseEncoding.ASCII.GetString( _buffer ,0,_buffer.Length);Console.WriteLine(Received: _response);_stream.Close();_stream.Close();
二、ConcurrentDictionary
ConcurrentDictionary 是 .NET 中的一个线程安全的字典实现属于 System.Collections.Concurrent 命名空间。它设计用于在多线程环境下进行高效的并发操作提供了一种安全的方法来存储和管理键值对避免了多线程访问时的数据竞争和同步问题。
主要特点 线程安全: ConcurrentDictionary 允许多个线程同时读取和写入而不需要外部同步机制。它内部使用锁和其他并发控制技术确保在并发操作中数据的一致性和完整性。 高效的并发操作: 它通过采用分段锁定、无锁技术和其他优化策略提供了高效的性能尤其是在大量并发操作时。 支持并发集合操作: ConcurrentDictionary 支持常见的字典操作如添加、移除和查找元素并且提供了原子操作的方法以保证线程安全
主要方法和属性
TryAdd(K key, V value):
尝试将指定的键值对添加到字典中。如果键已经存在操作失败。
bool added myDict.TryAdd(key, value);TryGetValue(K key, out V value):
尝试获取指定键的值。如果键存在返回 true 并通过 out 参数返回值否则返回 false
if (myDict.TryGetValue(key, out string value))
{Console.WriteLine(value);
}TryRemove(K key, out V value):
尝试移除指定的键及其对应的值。如果键存在并成功移除返回 true 并通过 out 参数返回移除的值。
if (myDict.TryRemove(key, out string value))
{Console.WriteLine($Removed: {value});
}AddOrUpdate(K key, V addValue, FuncK, V, V updateValueFactory):
如果键不存在则添加键值对如果键存在则使用 updateValueFactory 更新现有值。
myDict.AddOrUpdate(key, newValue, (key, oldValue) oldValue updated);GetOrAdd(K key, V value):
如果键不存在则添加键值对并返回新值如果键已存在则返回现有值。
string value myDict.GetOrAdd(key, defaultValue);示例: public void Text(){ConcurrentDictionarystring, int concurrentDict new ConcurrentDictionarystring, int();// 使用多个任务并发添加数据Parallel.For(0, 10000, i {concurrentDict.TryAdd(i.ToString(), i);});// 使用多个任务并发读取数据Parallel.For(0, 10000, i {if (concurrentDict.TryGetValue(i.ToString(), out int value)){Console.WriteLine($Key: {i}, Value: {value});}});// 使用 AddOrUpdate 方法更新数据concurrentDict.AddOrUpdate(50, 100, (key, oldValue) oldValue 50);// 输出更新后的值if (concurrentDict.TryGetValue(50, out int updatedValue)){Console.WriteLine($Updated Key: 50, Value: {updatedValue});}}
三、Socket类
属性 方法 C#网络编程TCP程序设计Socket类、TcpClient类和 TcpListener类_网络_wenchm-GitCode 开源社区
TcpClient类 TcpClient类用于在同步阻止模式下通过网络来连接、发送和接收流数据。为了使TcpClient连接并交换数据TcpListener实例或Socket实例必须侦听是否有传入的连接请求。可以使用下面两种方法之一连接该侦听器。
创建一个TcpClient并调用Connect方法连接。使用远程主机的主机名和端口号创建TcpClient此构造函数将自动尝试一个连接。TcpListener类用于在阻止同步模式下侦听和接受传入的连接请求。可使用TcpClient类或Socket类来连接TcpListener并且可以使用IPEndPoint、本地IP地址及端口号或者仅使用端口号来创建TcpListener实例对象
属性、方法 TcpListener
TcpListener 是 .NET 中用于监听和接受传入 TCP 连接的类。它属于 System.Net.Sockets 命名空间提供了创建服务器应用程序的功能通过它可以接收来自客户端的连接请求并与客户端进行数据交换。
主要功能
监听端口: TcpListener 监听特定的 IP 地址和端口号以接受客户端的 TCP 连接请求。接受连接: 它能够接收来自客户端的连接并返回一个 TcpClient 对象该对象可以用于与客户端进行数据交换。异步操作: 支持异步操作使得服务器能够处理多个连接而不会阻塞主线程。
关键方法和属性 AcceptTcpClient
阻塞当前线程直到接受到一个 TCP 客户端连接请求然后返回一个 TcpClient 对象
TcpClient client listener.AcceptTcpClient();AcceptTcpClientAsync():
异步地接受传入的 TCP 连接请求返回一个 TaskTcpClient 对象。
TcpClient client await listener.AcceptTcpClientAsync();AcceptSocket():
阻塞当前线程直到接受到一个 TCP 客户端连接请求然后返回一个 Socket 对象
Socket socket listener.AcceptSocket();AcceptSocketAsync():
异步地接受传入的 TCP 连接请求返回一个 TaskSocket 对象。
Socket socket await listener.AcceptSocketAsync();BeginAcceptTcpClient
用于异步地接受传入的 TCP 客户端连接请求。它允许你的应用程序在等待客户端连接的同时继续执行其他操作从而提高了应用程序的响应能力和效率。
// 开始异步接受客户端连接listener.BeginAcceptTcpClient(AcceptTcpClientCallback, listener); AllowNatTraversal(true);
是一个用于控制网络地址转换NAT穿越功能的设置通常在网络编程和网络应用中使用。这个设置可以用于启用或禁用 NAT 穿越功能以便客户端和服务器能够更好地在 NAT 环境下进行通信。 this._listener.AllowNatTraversal(true);
AllowNatTraversal
NAT 穿越简介
NATNetwork Address Translation是一种网络地址转换技术通常用于私有网络与公共互联网之间的地址转换。NAT 穿越NAT Traversal是指在 NAT 环境下使得两个端点能够相互通信的技术或方法。这对于点对点通信如 VoIP、视频会议、P2P 文件传输等尤为重要。
WebRTC 和 NAT 穿越
const configuration {iceServers: [{urls: stun:stun.l.google.com:19302 // STUN 服务器地址},{urls: turn:turnserver.example.org,username: user,credential: pass}]
};const peerConnection new RTCPeerConnection(configuration);以下是一个简单的使用 TcpListener 的示例演示了如何创建一个基本的 TCP 服务器监听客户端连接并与客户端进行数据交换。 static async Task GodTcplister(){// 创建一个 TcpListener 监听器 实例绑定到本地 IP 地址和端口号TcpListener _listener new TcpListener(IPAddress.Any, 5000);// 启动监听 _listener.Start();Console.WriteLine(Server started, waiting for connections...);// 接受客户端连接异步TcpClient _client await _listener.AcceptTcpClientAsync(); // 接受客户端连接:Console.WriteLine(Client connected!);// 获取网络流NetworkStream _stream _client.GetStream();// 读取客户端发送的数据byte[] _buffer new byte[1024];int _bytesRead await _stream.ReadAsync(_buffer, 0, _buffer.Length);string _receivedMessage Encoding.ASCII.GetString(_buffer, 0, _bytesRead);Console.WriteLine($Received: {_receivedMessage});// 发送响应给客户端string _responseMessage Hello from server!;byte[] _responseBytes Encoding.ASCII.GetBytes(_responseMessage);await _stream.WriteAsync(_responseBytes, 0, _responseBytes.Length);Console.WriteLine(Response sent to client.);// 关闭流和客户端_stream.Close();_client.Close();// 停止监听_listener.Stop();Console.WriteLine(Server stopped.);} 服务端-客户端示例
服务端 public static class Program{/// summary/// 应用程序的主入口点。/// /summary[STAThread]static void Main(){Console.WriteLine(------------------------------------------------); //输出消息 int _port 8888;TcpClient _tcpClient;IPAddress[] _serverIP Dns.GetHostAddresses(127.0.0.1); //定义IP地址IPAddress _localAddress _serverIP[0]; //IP地址 TcpListener _tcpListener new TcpListener(_localAddress, _port); //监听套接字_tcpListener.Start(); //开始监听 Console.WriteLine(服务器启动成功等待用户接入…); //输出消息 while (true){try{_tcpClient _tcpListener.AcceptTcpClient(); //每接收一个客户端则生成一个TcpClient NetworkStream _networkStream _tcpClient.GetStream();//获取网络数据流BinaryReader _reader new BinaryReader(_networkStream); //定义流数据读取对象BinaryWriter _writer new BinaryWriter (_networkStream); //定义流数据写入对象while (true){try{string strReader _reader.ReadString(); //接收消息string[] strReaders strReader.Split( );//截取客户端消息Console.WriteLine(有客户端接入客户IP strReaders[0]); //输出接收的客户端IP地址 Console.WriteLine(来自客户端的消息 strReaders[1]); //输出接收的消息 string strWriter 我是服务器欢迎光临; //定义服务端要写入的消息_writer.Write(strWriter); //向对方发送消息 }catch{break;}}}catch{break;}}}}
客户端 internal static class Program{/// summary/// 应用程序的主入口点。/// /summary[STAThread]static void Main(){TcpClient _tcpClient new TcpClient(); // 创建一个客户端Console.WriteLine();_tcpClient.Connect(127.0.0.1,8888); // IP 端口 if(_tcpClient!null){Console.WriteLine(连接服务器成功);NetworkStream _stream _tcpClient.GetStream(); // 获取数据流BinaryReader _reader new BinaryReader(_stream); // 定义二进制数据BinaryWriter _writer new BinaryWriter(_stream);string _localIp 127.0.0.1;IPAddress[] _ips Dns.GetHostAddresses(Dns.GetHostName()); // 获取所有的IP地址// 遍历 foreach (var ip in _ips){if (!ip.IsIPv6SiteLocal) // 如果不是IPV6 地址{_localIpip.ToString(); // }}_writer.Write(_localIp 你好服务器我是客户端); //向服务器发送消息 while(true){try{string strReader _reader.ReadString(); //接收服务器发送的数据 if (strReader ! null){Console.WriteLine(来自服务器的消息 strReader);//输出接收的服务器消息}}catch{break; //接收过程中如果出现异常退出循环 }}}Console.WriteLine(连接服务器失败);//Application.EnableVisualStyles();//Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);//Application.Run(new Form1());}}
效果 四、SerialPort串口
Modbus SerialPort 、TCP协议-CSDN博客
SerialPort 是 .NET 框架中的一个类用于通过串行端口也称为 COM 端口进行数据通信。它提供了与串行通信相关的功能使得 .NET 应用程序能够通过串行端口与外部设备如传感器、调制解调器、打印机等进行数据交换。
串口是什么-CSDN博客 RS-232 D型9针连接器
1、载波检测(CD)
2、接受数据(RXD)
3、发出数据(TXD)
4、数据终端准备好(DTR)
5、信号地线(SG)
6、数据准备好(DSR)
7、请求发送(RTS)
8、清除发送(CTS)
9、振铃指示(RI) 主要功能和特点 数据通信: SerialPort 允许你在应用程序和外部设备之间发送和接收数据。它支持全双工和半双工通信可以处理 ASCII 或二进制数据。 配置串行端口: 你可以配置串行端口的各种参数包括波特率、数据位、停止位、奇偶校验等以确保通信的正确性和可靠性。 事件处理:SerialPort 提供了事件处理机制如数据接收事件 (DataReceived)可以在接收到数据时触发相应的处理逻辑。 同步与异步操作: SerialPort 支持同步和异步操作允许在阻塞或非阻塞模式下进行数据读写 全双工和半双工
全双工和半双工是两种不同的通信模式。全双工支持同时双向数据传输提供了更高的通信效率和实时性半双工则只允许单向数据传输通常用于不需要同时双向通信的场景。选择哪种模式取决于具体的应用需求和通信环境
全双工Full-Duplex 定义: 在全双工模式下数据可以同时在两个方向上传输。这意味着通信双方可以在同一时间发送和接收数据。 特点: 双向传输: 数据在两个方向上都可以同时进行没有冲突。效率高: 由于可以同时进行数据传输整体的通信效率较高。应用: 常见于电话系统、现代网络通信如以太网等需要实时双向数据交流的场景。 示例: 电话: 在电话通信中双方可以同时讲话和听对方说话这就是全双工通信的一个例子。以太网: 现代以太网支持全双工模式可以同时进行数据发送和接收。
半双工Half-Duplex 定义: 在半双工模式下数据只能在一个方向上进行传输每次只能有一方进行发送或接收。这意味着在同一时间只能进行单向的数据通信。 特点: 单向传输: 在同一时间点上数据只能单向传输通信需要在发送和接收之间切换。效率相对较低: 由于不能同时进行双向传输可能会造成通信延迟和效率降低。应用: 常见于对讲机、无线电通信等需要单向或切换单向通信的场景。 示例: 对讲机: 在使用对讲机时用户必须按下按钮才能说话放开按钮才能听对方讲话这就是半双工通信的一个例子。传统的无线电: 传统的无线电通信通常是半双工的发射和接收需要分开进行。
对比 数据传输: 全双工: 同时发送和接收数据。半双工: 发送和接收数据需要在不同时间进行。。
关键属性和方法 属性: PortName: 设置或获取串行端口的名称例如 COM1。BaudRate: 设置或获取通信的波特率。DataBits: 设置或获取每个数据字节的位数通常是 7 或 8。Parity: 设置或获取奇偶校验类型例如 None, Odd, Even。StopBits: 设置或获取停止位的数量例如 None, One, OnePointFive, Two。Handshake: 设置或获取握手协议例如 None, XOnXOff, RequestToSend。ReadTimeout: 设置或获取读取操作的超时时间。WriteTimeout: 设置或获取写入操作的超时时间。 方法: Open(): 打开串行端口准备进行数据通信。Close(): 关闭串行端口释放相关资源。Read(): 从串行端口读取数据。Write(): 向串行端口写入数据。DataReceived: 数据接收事件在接收到数据时触发。
奇偶校验
奇偶校验是一种简单的错误检测机制用于检测数据传输过程中是否出现了错误。其原理基于数据中 1 的数量是否符合预期的奇偶性要求。具体的工作原理如下
奇偶校验原理 数据帧构成: 在串行通信中数据通常以数据帧的形式发送。这些数据帧包括数据位、奇偶校验位和停止位。数据位是实际传输的数据奇偶校验位用于检测数据传输中的错误停止位用于表示数据帧的结束。 奇偶校验位: 奇校验Odd Parity在数据帧中奇偶校验位被设置为 1 或 0以使数据帧中所有 1 的总数为奇数。如果总数已经是奇数则校验位设置为 0如果总数是偶数则校验位设置为 1。偶校验Even Parity在数据帧中奇偶校验位被设置为 1 或 0以使数据帧中所有 1 的总数为偶数。如果总数已经是偶数则校验位设置为 0如果总数是奇数则校验位设置为 1。 传输过程: 当数据被发送时发送端计算数据位中 1 的数量并根据所选的奇偶校验类型奇校验或偶校验设置校验位。接收端在接收到数据帧后重新计算数据位中 1 的数量并检查校验位是否符合预期的奇偶性。如果接收端计算的奇偶性与校验位不符说明数据可能在传输过程中出现了错误。
示例
假设你要发送数据 1011001使用偶校验
数据位7 位10110011 的总数4偶数
对于偶校验校验位应该设置为 0因为 4 是偶数。
数据帧的最终格式可能是
数据位1011001校验位0
传输数据10110010
接收端在接收到数据帧后
计算接收到的数据位 1011001 的 1 的总数4偶数检查校验位 0 是否符合偶校验的要求1 的总数为偶数
如果校验通过接收端可以确认数据传输是可靠的。如果校验失败接收端将知道数据传输中可能发生了错误。
重要注意点
奇偶校验的局限性奇偶校验只能检测单个比特错误即单一比特的改变它不能检测到多个比特错误或数据重排的情况。对于更强的错误检测通常需要使用更复杂的校验算法如 CRC循环冗余检查。配置在使用 SerialPort 时正确配置奇偶校验确保发送端和接收端使用相同的校验设置是非常重要的。如果校验设置不匹配可能会导致数据接收错误。 SerialPort serialPort new SerialPort(COM1);
serialPort.Parity Parity.Even; // 设置偶校验
serialPort.BaudRate 9600; // 设置波特率
serialPort.DataBits 8; // 数据位
serialPort.StopBits StopBits.One; // 停止位
serialPort.Open();停止位
在串行通信中StopBits停止位是数据帧的一个重要部分用于标识数据帧的结束。它的作用是帮助接收端确定数据帧的结束位置并在接收数据时进行适当的同步。停止位确保数据传输的正确性和完整性。StopBits 的配置会影响数据传输的可靠性和时序
停止位的类型
StopBits 属性可以设置为以下几种类型之一 StopBits.None: 描述: 没有停止位。这个设置是不常用的因为它可能导致接收端无法正确确定数据帧的结束位置。使用场景: 不推荐使用因为它可能会增加数据错误的风险。 StopBits.One: 描述: 使用一个停止位。最常用的设置适用于大多数串行通信应用。使用场景: 默认设置适用于大多数标准串行通信协议。 StopBits.OnePointFive: 描述: 使用 1.5 个停止位。这是一个较少使用的设置。使用场景: 某些特定的旧设备或协议可能需要此设置。 StopBits.Two: 描述: 使用两个停止位。提供比一个停止位更长的间隔有助于处理更高的传输错误容忍度。使用场景: 适用于需要更高可靠性的通信或老旧设备的通信。
停止位的作用
数据帧结束标识: 停止位标识数据帧的结束位置使接收端能够正确地分离和处理每个数据帧。传输同步: 停止位提供了一段间隔允许接收端进行时钟同步确保接收数据的准确性。
五、局域网IP 和广域网IP 局域网LAN和广域网WAN是两种不同的网络类型它们在 IP 地址的分配和使用上也有所不同。下面分别介绍这两种网络中的 IP 地址概念
局域网 IP 地址
局域网 IP 地址LAN IP 是指在局域网内部使用的 IP 地址。局域网通常指的是一个有限区域内的网络例如家庭网络、办公室网络或学校网络等。局域网内的设备通过路由器或交换机连接在一起通常使用私有 IP 地址来标识每个设备。
私有 IP 地址 是专门保留给局域网内部使用的 IP 地址范围不能在公共互联网上直接访问。私有 IP 地址的范围包括
A 类: 10.0.0.0 到 10.255.255.255B 类: 172.16.0.0 到 172.31.255.255C 类: 192.168.0.0 到 192.168.255.255
这些地址可以在局域网内部自由使用而不需要向互联网服务提供商ISP申请公网 IP 地址。局域网内部的设备通过 NAT网络地址转换技术与外部的广域网进行通信。 /// summary/// 获取本机的局域网IP/// /summary public static string LANIP{get{//获取本机的IP列表,IP列表中的第一项是局域网IP第二项是广域网IPIPAddress[] addressList Dns.GetHostEntry(Dns.GetHostName()).AddressList;//如果本机IP列表为空则返回空字符串if (addressList.Length 1){return ;}//返回本机的局域网IPreturn addressList[0].ToString();}} 广域网 IP 地址
广域网 IP 地址WAN IP 是指在广域网中使用的 IP 地址广域网通常指的是覆盖较大地理区域的网络例如互联网。广域网 IP 地址是全球唯一的用于识别互联网上的每个设备或网络。
公网 IP 地址 是分配给广域网中的设备或网络的 IP 地址。与私有 IP 地址不同公网 IP 地址是唯一的并且在全球范围内可见。公网 IP 地址是由互联网服务提供商ISP分配给用户的通常用于访问互联网和提供在线服务。
区别与联系 地址范围: 局域网使用私有 IP 地址这些地址在局域网内部有效不可直接在互联网上使用。广域网使用公网 IP 地址这些地址在互联网上唯一允许设备在全球范围内相互通信。 NAT网络地址转换: 在局域网内部设备使用私有 IP 地址进行通信。路由器会使用 NAT 技术将局域网内的私有 IP 地址转换为公网 IP 地址从而允许局域网内部设备通过一个公网 IP 地址访问互联网。 访问方式: 局域网 IP 地址通常用于设备之间的内部通信如家庭网络或企业网络。广域网 IP 地址用于设备与外部网络之间的通信如访问网站或与其他网络设备进行数据交换。 安全性: 私有 IP 地址只能在局域网内部访问因此相对更安全。公网 IP 地址暴露在互联网上可能会受到更多的安全威胁因此需要额外的安全措施如防火墙和入侵检测系统。 /// summary/// 获取本机在Internet网络的广域网IP/// /summary public static string WANIP{get{//获取本机的IP列表,IP列表中的第一项是局域网IP第二项是广域网IPIPAddress[] addressList Dns.GetHostEntry(Dns.GetHostName()).AddressList;//如果本机IP列表小于2则返回空字符串if (addressList.Length 2){return ;}//返回本机的广域网IPreturn addressList[1].ToString();}}
