C# 2.0 Socket 程式設計基礎：核心概念與關鍵類別詳解

Socket 通訊原理概述

採用 C/S 模式為例：伺服器端在指定連接埠監聽，等待客戶端發起連線請求。連線建立後，雙方依約定的資料格式進行交換。Socket 僅產生一個描述符，後續仍需透過 bind、listen、accept 等呼叫填入完整資訊才能通訊。

TCP 伺服器端流程

1. socket() 取得描述符
2. bind() 綁定 IP 與連接埠
3. listen() 設定等待佇列長度
4. accept() 阻塞等待連線，成功時回傳新 Socket 描述符
5. 常見做法：accept 回傳後建立新行程處理通訊，父行程繼續 accept

TCP 客戶端流程

1. socket() 取得描述符
2. connect() 向指定伺服器發起連線
3. 連線成功後透過描述符讀寫資料

.NET Framework Socket 核心類別

System.Net.Sockets 命名空間提供以下重要類別：

• Socket：底層連線管理，WebRequest、TcpClient、UdpClient 內部皆使用此類
• NetworkStream：繼承自 Stream，表示網路資料流
• TcpClient：建立與使用 TCP 連線
• TcpListener：監聽傳入 TCP 連線請求
• UdpClient：UDP 客戶端連線（主要用於區域網路）

Socket 建立與基本操作

建立 TCP Socket

Socket temp = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

建立 UDP Socket

Socket temp = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);

客戶端操作流程

• Connect：連線至伺服器（未先 Bind 時系統自動指派 1024-5000 間的隨機連接埠）
• Send：傳送資料
• Receive：接收資料

伺服器端操作流程

• Bind：綁定本地端點
• Listen：開始監聽
• Accept：接受連線並建立新 Socket 處理
• Close：關閉 Socket

端點與 IP 位址處理

EndPoint 類別抽象表示網路資源，IP 位址族使用 IPEndPoint，結合主機 IP 與連接埠形成連線點。

取得 IPAddress 實例

IPAddress myIP = IPAddress.Parse("192.168.0.1");

同步與非同步模式

• 同步模式：區塊傳輸，呼叫 Send/Receive 直到完成才回傳控制權，最常用
• 非同步模式：位元傳輸，需指定開始與結束回呼

本系列範例皆採用同步模式示範。