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C# TCP/IP 檔案傳輸實作：Server/Client 完整架構與擴充思路

編輯：C# 入門

架構設計

Server：TcpListener 監聽 → AcceptTcpClient() 取得 TcpClient → 讀取命令字串 → 解析 GET_FILE|path → NetworkStream 發送檔案（FileStream.CopyTo）。
Client：TcpClient.Connect → 發送命令 → NetworkStream.Read 循環接收 → 寫入本地檔案。

Server 核心代碼


using System;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading.Tasks;

public class FileServer {
    private readonly TcpListener _listener;
    private readonly string _basePath; // 安全根目錄

    public FileServer(int port, string basePath) {
        _listener = new TcpListener(IPAddress.Any, port);
        _basePath = Path.GetFullPath(basePath);
    }

    public async Task StartAsync(CancellationToken ct = default) {
        _listener.Start();
        Console.WriteLine($"Server listening on port {((IPEndPoint)_listener.LocalEndpoint).Port}");
        while (!ct.IsCancellationRequested) {
            var client = await _listener.AcceptTcpClientAsync();
            _ = HandleClientAsync(client); // Fire-and-forget，或用 SemaphoreSlim 限制並發
        }
    }

    private async Task HandleClientAsync(TcpClient client) {
        using (client)
        using (var stream = client.GetStream())
        using (var reader = new StreamReader(stream, leaveOpen: true))
        using (var writer = new StreamWriter(stream, leaveOpen: true) { AutoFlush = true }) {
            string cmdLine = await reader.ReadLineAsync();
            if (string.IsNullOrWhiteSpace(cmdLine)) return;

            if (cmdLine.StartsWith("GET_FILE|", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)) {
                string relPath = cmdLine.Substring(9).Trim();
                string fullPath = Path.GetFullPath(Path.Combine(_basePath, relPath));

                // 安全檢查：防止目錄遍歷
                if (!fullPath.StartsWith(_basePath, StringComparison.OrdinalIgnoreCase)) {
                    await writer.WriteLineAsync("ERROR: Access denied");
                    return;
                }
                if (!File.Exists(fullPath)) {
                    await writer.WriteLineAsync("FILE_NOT_FOUND");
                    return;
                }

                await writer.WriteLineAsync("FILE_OK");
                await writer.WriteLineAsync(new FileInfo(fullPath).Length.ToString()); // 檔案大小
                await stream.FlushAsync();

                using (var fs = File.OpenRead(fullPath)) {
                    await fs.CopyToAsync(stream);
                }
                Console.WriteLine($"Sent: {relPath}");
            }
        }
    }
}

Client 核心代碼


public class FileClient {
    public async Task DownloadFileAsync(string serverIp, int port, string remotePath, string localPath) {
        using var client = new TcpClient();
        await client.ConnectAsync(serverIp, port);
        using var stream = client.GetStream();
        using var writer = new StreamWriter(stream, leaveOpen: true) { AutoFlush = true };
        using var reader = new StreamReader(stream, leaveOpen: true);

        await writer.WriteLineAsync($"GET_FILE|{remotePath}");

        string status = await reader.ReadLineAsync();
        if (status == "FILE_NOT_FOUND") throw new FileNotFoundException(remotePath);
        if (status != "FILE_OK") throw new Exception($"Server error: {status}");

        long fileSize = long.Parse(await reader.ReadLineAsync());
        Directory.CreateDirectory(Path.GetDirectoryName(localPath));

        using (var fs = new FileStream(localPath, FileMode.Create, FileAccess.Write, FileShare.None)) {
            byte[] buffer = new byte[8192];
            long totalRead = 0;
            int read;
            while (totalRead < fileSize && (read = await stream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length)) > 0) {
                await fs.WriteAsync(buffer, 0, read);
                totalRead += read;
                // 進度回報...
            }
        }
        Console.WriteLine($"Downloaded: {localPath} ({fileSize} bytes)");
    }
}

關鍵設計決策

決策點	方案	理由
協定格式	文字命令行 + 回應行 + 二進位檔案流	簡單、可除錯、Telnet 可測試
檔案大小傳輸	Server 先送 `FILE_OK\n{size}\n`	Client 預知大小，可顯示進度、驗證完整性
安全性	`Path.GetFullPath` + `StartsWith(basePath)`	防止 `../../etc/passwd` 類攻擊
大檔案支援	`CopyToAsync` / 手動 `ReadAsync/WriteAsync` 迴圈	避免載入整個檔案到記憶體
並發	`AcceptTcpClientAsync` + 非阻塞處理	單執行緒處理大量連線

擴充思路（文中「思考」落地）

批量下載：命令擴充為 GET_FILES|path1|path2|...，Server 依序傳送每檔（大小+內容），或壓縮打包後單檔傳送。
版本升級：Client 送 CHECK_VERSION|file|lastModified，Server 比對回傳 NEED_UPDATE|size 或 UP_TO_DATE。
上傳/雙向：新增 PUT_FILE|path|size 命令，Server 接收流存檔；即成迷你 FTP。
序列化物件傳輸：命令改為 EXEC_CMD|{json}，雙方約定 DTO，實現 RPC 風格呼叫。
網路對戰：命令為 MOVE|piece|from|to，Server 廣播給對手，即時同步棋盤狀態。