C# 同步 Socket 通訊架構完整解析：點對點連線、伺服端/客戶端模型與資料傳輸流程

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同步 Socket 通訊架構圖

[伺服端]                              [客戶端]
   │                                      │
   ├─ new Socket()                        ├─ new Socket()
   ├─ Bind(IP, Port)                      │
   ├─ Listen(backlog)                     │
   ├─ Accept() ──────────────────────────►│ Connect(ServerEP)
   │      (阻塞等待)                       │      (阻塞直到連線成功)
   ▼                                      ▼
[雙向通訊] ◄──────────────────────────► [雙向通訊]
   │  Send/Receive                        │  Send/Receive
   ▼                                      ▼
   ├─ Close()                             ├─ Close()

核心類別：Socket

TCP/IP 協定堆疊的應用層介面
網路通訊的端點，一對通訊需要兩個 Socket
傳輸層使用 Port 將資料多工至特定應用程式

Socket 三大類型

類型	SocketType	特性
Stream Socket	Stream	雙向、可靠、有序、位元組流、流控
Datagram Socket	Dgram	雙向、不可靠、資料報、無序/重複
Raw Socket	Raw	存取底層協定（IP/ICMP/IGMP）

命名空間與建構


using System.Net;
using System.Net.Sockets;

var socket = new Socket(
    AddressFamily.InterNetwork,  // IPv4
    SocketType.Stream,           // TCP
    ProtocolType.Tcp             // TCP 協定
);

IPEndPoint 端點定義


// 1. IPAddress + Port
var ep1 = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 8080);

// 2. long (IP 數值) + Port
var ep2 = new IPEndPoint(3232235876L, 8080); // 192.168.1.100

伺服端完整流程


// 1. 建立 Socket
var server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

// 2. 綁定本機端點
server.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, 8080)); // Any = 0.0.0.0 監聽所有介面

// 3. 開始監聽
server.Listen(100); // backlog: 待接受連線佇列長度

// 4. 接受客戶端連線 (阻塞)
Socket client = server.Accept();
// client.RemoteEndPoint 取得客戶端 IP:Port

// 5. 收發資料
byte[] buffer = new byte[1024];
int received = client.Receive(buffer);
string msg = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, received);

client.Send(Encoding.UTF8.GetBytes("ACK"));

// 6. 關閉
client.Shutdown(SocketShutdown.Both);
client.Close();
server.Close();

客戶端完整流程


// 1. 建立 Socket
var client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

// 2. 連線至伺服端
client.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 8080));

// 3. 發送資料
client.Send(Encoding.UTF8.GetBytes("Hello Server"));

// 4. 接收回應
byte[] buffer = new byte[1024];
int received = client.Receive(buffer);
Console.WriteLine($"Server: {Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, received)}");

// 5. 關閉
client.Shutdown(SocketShutdown.Both);
client.Close();

同步模式特性與限制

特性	說明
阻塞調用	Accept/Connect/Send/Receive 皆阻塞執行緒
單執行緒處理	一個執行緒一次只能處理一個連線
程式碼簡單	線性流程，易理解除錯
擴展性差	高併發需大量執行緒，資源耗盡
適用場景	低併發、內部工具、教學、舊系統維護