用Winsock實現(xiàn)語音全雙工通信使用 
  

        摘要：在Windows 95環(huán)境下,，基于TCP/IP協(xié)議,，用Winsock完成了話音的一端—端傳輸。采用雙套接字技術(shù),，闡述了主要函數(shù)的使用要點,，以及基于異步選擇機制的應(yīng)用方法。同時,，給出了相應(yīng)的實例程序,。關(guān)鍵詞：Windows 95，語音通信,，TCP/IP,Winsock

        一,、引言

 

    Windows 95作為微機的操作系統(tǒng)，已經(jīng)完全融入了網(wǎng)絡(luò)與通信功能,，不僅可以建立純Windows 95環(huán)境下的“對等網(wǎng)絡(luò)”,，而且支持多種協(xié)議，如TCP/IP,、IPX/SPX,、NETBUI等。在TCP/IP協(xié)議組中,，TPC是一種面向連接的協(xié)義,，為用戶提供可靠的,、全雙工的字節(jié)流
服務(wù)，具有確認(rèn),、流控制,、多路復(fù)用和同步等功能，適于數(shù)據(jù)傳輸,。UDP協(xié)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(tǒng)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(fù)與重傳,，因此不保證傳輸?shù)目煽啃?，但是，它提供高傳輸效率的?shù)據(jù)報服務(wù),，適于實時的語音,、圖像傳輸、廣播消息等網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)通信功能,。隨著Windows 95的推出,。Winsock已經(jīng)被正式集成到了Windows系統(tǒng)中，同時包括了16位和32位的編程接口,。而Winsock的開發(fā)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(tài)連接庫winsock.dll或wsodk32.dll組成,，這兩種動態(tài)連接庫分別用于Win16和Win32的應(yīng)用程序,。
本文針對話音的全雙工傳輸要求，采用UDP協(xié)議實現(xiàn)了實時網(wǎng)絡(luò)通信,。使用VisualC++2.0編譯環(huán)境,，其動態(tài)連接庫名為wsock32.dll。

         二,、主要函數(shù)的使用要點

        通過建立雙套接字,，可以很方便地實現(xiàn)全雙工網(wǎng)絡(luò)通信。
       1,、套接字建立函數(shù)：
SOCKET socket(int family,int type,int protocol)
對于UDP協(xié)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(xiàn)地址的重復(fù)綁定,，即,，當(dāng)一個套接字已經(jīng)綁定到某本地地址后,，為了讓另一個套接字重復(fù)使用該地址，必須為調(diào)用bind()函數(shù)綁定第二個套接字之前,，通過函數(shù)setsockopt()為該套接字設(shè)置SO_REUSEADDR套接字選項,。通過函數(shù)getsockopt()可獲得套接字選項設(shè)置狀態(tài)。需要注意的是,，兩個套接字所對應(yīng)的端口號不能相同,。此外，還涉及到套接字緩沖區(qū)的設(shè)置問題,，按規(guī)定,，每個區(qū)的設(shè)置范圍是：不小于512個字節(jié)，大大于8k字節(jié),，根據(jù)需要,，文中選用了4k字節(jié)。

        2,、套接字綁定函數(shù)
int bind(SOCKET s,struct sockaddr_in*name,int namelen)
s是剛才創(chuàng)建好的套接字,，name指向描述通訊對象的結(jié)構(gòu)體的指針，namelen是該結(jié)構(gòu)體的長度,。該結(jié)構(gòu)體中的分量包括：IP地址(對應(yīng)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(yīng)的點分表示法地址轉(zhuǎn)換成32位長整數(shù)格式的IP地址,，使用inet_addr()函數(shù)。
(2)端口號是用于表示同一臺計算機不同的進程(應(yīng)用程序),，其分配方法有兩種：1)進程可以讓系統(tǒng)為套接字自動分配一端口號,，只要在調(diào)用bind前將端口號指定為0即可。由系統(tǒng)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(tǒng)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(wù)器是很有用的。指定范圍為1024和65536之間,?？扇我庵付ā＊?
在本程序中，對兩個套接字的端口號規(guī)定為2000和2001,，前者對應(yīng)發(fā)送套接字,，后者對應(yīng)接收套接字。
 端口號要從一個16位無符號數(shù)(u_short類型數(shù))從主機字節(jié)順序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序,，使用htons()函數(shù),。
根據(jù)以上兩個函數(shù)，可以給出雙套接字建立與綁定的程序片斷,；
//設(shè)置有關(guān)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(shù)
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(qū)的鎖定設(shè)置
setsockopt(ss,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,(char FAR*)sockBufferS,dwDataSize);
if(bind(ss,(LPSOCKADDR)&here,sizeof(here)))
{
MessageBox(hwnd,“發(fā)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(qū)設(shè)置
void sockBuffer(void)
{
hSendData=GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE|GMEM_SHARE,dwDataSize);
if(!hSendData)
{
MessageBox(hwnd,“發(fā)送套接字緩沖區(qū)定位失敗!”,，NULL,
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
return;
}
if((sockBufferS=GlobalLock(hSendData)==NULL)
{
MessageBox(hwnd,“發(fā)送套接字緩沖區(qū)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(qū)定位敗!”，NULL
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
return;
}
if((sockBufferT=Globallock(hReceiveData))=NULL)
MessageBox(hwnd,"發(fā)送套接字緩沖區(qū)鎖定失敗!”,，NULL,
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
GlobalFree(hRecordData[0]);
return;
}
{

       3.數(shù)據(jù)發(fā)送與接收函數(shù),；
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(shù)flags一般取0,。
recvfrom()函數(shù)實際上是讀取sendto()函數(shù)發(fā)過來的一個數(shù)據(jù)包，當(dāng)讀到的數(shù)據(jù)字節(jié)少于規(guī)定接收的數(shù)目時,，就把數(shù)據(jù)全部接收,，并返回實際接收到的字節(jié)數(shù)；當(dāng)讀到的數(shù)據(jù)多于規(guī)定值時,，在數(shù)據(jù)報文方式下,，多余的數(shù)據(jù)將被丟棄。而在流方式下,，剩余的數(shù)據(jù)由下recvfrom()讀出,。為了發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，必須建立數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū),。規(guī)定：IP層的一個數(shù)據(jù)報最大不超過64K(含數(shù)據(jù)報頭),。當(dāng)緩沖區(qū)設(shè)置得過多、過大時,，常因內(nèi)存不夠而導(dǎo)致套接字建立失敗,。在減小緩沖區(qū)后，該錯誤消失,。經(jīng)過實驗,，文中選用了4K字節(jié)。
此外，還應(yīng)注意這兩個函數(shù)中最后參數(shù)的寫法,，給sendto()的最后參數(shù)是一個整數(shù)值,，而recvfrom()的則是指向一整數(shù)值的指針。

        4.套接字關(guān)閉函數(shù)：closesocket(SOCKET s)
通訊結(jié)束時,，應(yīng)關(guān)閉指定的套接字,，以釋與之相關(guān)的資源。
在關(guān)閉套接字時,，應(yīng)先對鎖定的各種緩沖區(qū)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(fā)送套接字關(guān)閉失敗!”，“”,，MB_OK);
return;
}
if(WSAAysncSelect(sr,hwnd,0,0)==SOCKET_ERROR)
{
MessageBox(hwnd,“接收套接字關(guān)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(wǎng)絡(luò)通訊中，由于網(wǎng)絡(luò)擁擠或一次發(fā)送的數(shù)據(jù)量過大等原因,，經(jīng)常會發(fā)生交換的數(shù)據(jù)在短時間內(nèi)不能傳送完,，收發(fā)數(shù)據(jù)的函數(shù)因此不能返回，這種現(xiàn)象叫做阻塞,。Winsock對有可能阻塞的函數(shù)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(fā)數(shù)據(jù)的函數(shù)在被調(diào)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(shù)不會斷調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)GetMessage()來保持消息循環(huán)的正常進行。對于非阻塞方式,，函數(shù)被調(diào)用后立即返回,，當(dāng)傳送完成后由Winsock給程序發(fā)一個事先約定好的消息。
在編程時,，應(yīng)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(guān)閉程序,，因為消息循環(huán)還在起作用,，所以程序的窗口可能被關(guān)閉，這樣當(dāng)函數(shù)從Winsock的動態(tài)連接庫中返回時,，主程序已經(jīng)從內(nèi)存中刪除,，這顯然是極其危險的。
        

          2 ,、異步選擇函數(shù)WSAAsyncSelect()的使用
Winsock通過WSAAsyncSelect()自動地設(shè)置套接字處于非阻塞方式,。使用WindowsSockets實現(xiàn)Windows網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計的關(guān)鍵就是它提供了對網(wǎng)絡(luò)事件基于消息的異步存取，用于注冊應(yīng)用程序感興趣的網(wǎng)絡(luò)事件。它請求Windows Sockets DLL在檢測到套接字上發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)事件時,，向窗口發(fā)送一個消息,。對UDP協(xié)議，這些網(wǎng)絡(luò)事件主要為：
FD_READ 期望在套接字收到數(shù)據(jù)(即讀準(zhǔn)備好)時接收通知,；
FD_WRITE 期望在套接字可發(fā)送數(shù)(即寫準(zhǔn)備好)時接收通知,；
FD_CLOSE 期望在套接字關(guān)閉時接電通知
消息變量wParam指示發(fā)生網(wǎng)絡(luò)事件的套接字，變量1Param的低字節(jié)描述發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)事件,，高字包含錯誤碼,。如在窗口函數(shù)的消息循環(huán)中均加一個分支：
int ok=sizeof(SOCKADDR);
case wMsg;
switch(1Param)
{
case FD_READ:
//套接字上讀數(shù)據(jù)
if(recvfrom(sr.lpPlayData[j],dwDataSize,0,(struct sockaddr FAR*)&there1,

(int FAR*)&ok)==SOCKET_ERROR0
{
MessageBox)hwnd,“數(shù)據(jù)接收失敗!”，“”,，MB_OK);
return(FALSE);
}
case FD_WRITE:
//套接字上寫數(shù)據(jù)
}
break,；
在程序的編制中，應(yīng)根據(jù)需要靈活地將WSAAsyncSelect()函靈敏放在相應(yīng)的消息循環(huán)之中,，其它說明可參見文獻[1],。此外，應(yīng)該指出的是,，以上程序片斷中的消息框主要是為程序調(diào)試方便而設(shè)置的,，而在正式產(chǎn)品中不再出現(xiàn)。同時,，按照程序容錯誤設(shè)計,，應(yīng)建立一個專門的容錯處理函數(shù)。程序中可能出現(xiàn)的各種錯誤都將由該函數(shù)進行處理,，依據(jù)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(jié)論
本文是多媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸項目的重要內(nèi)容之一,，目前，結(jié)合硬件全雙工語音卡等設(shè)備,，已經(jīng)成功地實現(xiàn)了話音的全雙工的通信,。有關(guān)整個多媒體傳輸系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容，將有另文敘述,。