C#使用TCP/UDP協定通信并用Wireshark抓包分析資料

目錄

• 一、Wireshark抓包軟體下載下傳安裝
• 二、控制台程式使用 UDP 通信
• • 1）建立新項目
  • 2）編寫代碼
  • 3）編譯結果
  • 4）抓包分析資料
• 三、Form視窗程式使用 TCP 通信
• • 1）建立新項目
  • 2）設計圖形界面
  • 3）編寫代碼
  • 4）編譯用戶端和伺服器端
  • 5）抓包分析資料
• 四、總結
• 五、參考資料

本文章主要講述使用 VS2019 編寫 C# 程式，并通過 UDP/TCP 進行通信，使用 Wireshark 抓包軟體抓取發送的包并分析資料結構，由于涉及到用戶端和伺服器端，可以使用兩台電腦，一台電腦編寫用戶端代碼，另一台電腦編寫伺服器端代碼。

實驗環境： Window 10 系統

開發工具： Visual Studio 2019

使用工具： Wireshark 2.6.4

一、Wireshark抓包軟體下載下傳安裝

下載下傳 Wireshark 安裝包，點選下面的連結提取，裡面有 2.6.4 和 3.2.7 版本的

注：

我安裝 3.2.7 版本的時候安裝報錯1603，百度了好久都沒解決，但我室友安裝時并沒問題，是以我安裝的是 2.6.4 版本的，可能是我缺少某個包，你可自行選擇版本安裝。

連結：https://pan.baidu.com/s/18jMDSNe6Za-iMccuTsvm9w

提取碼：vbli

下載下傳好後，就開始來安裝（版本不同，但是安裝的步驟一樣，除了後續我安裝了額外的 WinPcap 元件，可能這就是我電腦缺少的吧，哎）。

• 打開 Wireshark-win64-2.6.4.exe 檔案。

• 點選 “ Next > ”。

• 點選 “ I Agree ”。

• 點選 “ Next > ”。

• 勾選上 “ Wireshark Desktop Icon ”，意思為建立桌面快捷方式，再點選 “ Next > ”。

• 選擇儲存目錄，再點選 “ Next > ”。

• 點選 “ Next > ”。

• 點選 “ Install ”。

• 然後彈出一個視窗，點選 “ 是 ” ，後又彈出一個視窗，點選 “ Next > ”。

• 點選 “ I Agree ”。

• 點選 “ Install ”。

• 點選 “ Finish ”。

• 然後 Wireshark 繼續安裝。
• 安裝完成後，點選 “ Next > ”。

• 點選 “ Finish ”。

至此，Wireshark 就安裝完成了！好激動！！！

二、控制台程式使用 UDP 通信

本部分内容： 用 C# 編寫一個指令行/控制台 hello world 程式，實作如下功能：在螢幕上連續輸出 50 行 “ hello cqjtu！重交物聯2018級 ” ；同時打開一個網絡 UDP 套接字，向室友電腦或樹莓派發送這 50 行消息。

程式實作功能： 從用戶端循環發送多條資料，伺服器端接收多條資料。

接下來我們建立一個新的 C# 控制台程式。

1）建立新項目

• 打開 VS2019 ，點選 “ 建立新項目 ”

• 選擇 “ 控制台應用(.NET Framework) ” ，然後點選 “ 下一步 ”。

• 編輯 “ 項目名稱 ” ，選擇程式儲存位置，然後點選 “ 建立 ”。

• 建立完畢就如下顯示。

2）編寫代碼

在控制台上簡單輸出：

• 在 Main 函數内書寫如下的代碼（功能：連續輸出 50 行資料）。

for(int i = 0; i < 50; i++)
            {
                Console.WriteLine("第{0}行：hello cqjtu！重交物聯2018級", (i + 1));
            }
            System.Console.ReadKey();
           

• 編譯輸出結果。

使用 UDP 通信：

這一部分編寫一個簡單的 UDP 通信執行個體，下一部分寫個更複雜一點的 TCP 通信。

目前最普遍的服務模式是 C/S 模式，是以需要一個用戶端 client 和一個服務端 Server ，來實作通信。

比如我現在在我的電腦上運作一個用戶端代碼，在我室友的電腦上運作一個服務端的代碼，就可以實作通信功能。

• 在我自己的電腦上使用 VS2019 建立一個新項目 client ，并将下列代碼複制粘貼進去。（注意頭檔案！！！使用網絡協定需要引入頭檔案 .Net 和 .Net.Sockets）

用戶端：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Client
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //提示資訊
            Console.WriteLine("按下任意按鍵開始發送...");
            Console.ReadKey();
            
            int m;

            //做好連結準備
            UdpClient client = new UdpClient();  //執行個體一個端口
            IPAddress remoteIP = IPAddress.Parse("10.60.202.32");  //假設發送給這個IP
            int remotePort = 11000;  //設定端口号
            IPEndPoint remotePoint = new IPEndPoint(remoteIP, remotePort);  //執行個體化一個遠端端點 

            for(int i = 0; i < 50; i++)
            {
                //要發送的資料：第n行：hello cqjtu！重交物聯2018級
                string sendString = null;
                sendString += "第";
                m = i+1;
                sendString += m.ToString();
                sendString += "行：hello cqjtu！重交物聯2018級";

                //定義發送的位元組數組
                //将字元串轉化為位元組并存儲到位元組數組中
                byte[] sendData = null;
                sendData = Encoding.Default.GetBytes(sendString);

                client.Send(sendData, sendData.Length, remotePoint);//将資料發送到遠端端點 
            }
            client.Close();//關閉連接配接

            //提示資訊
            Console.WriteLine("");
            Console.WriteLine("資料發送成功，按任意鍵退出...");
            System.Console.ReadKey();
        }
    }
}
           

代碼流程：

• ①首先顯示提示資訊，等待使用人員操作；
• ②做好連接配接準備，如：設定IP、端口号等；
• ③ for 循環發送資料；
• ④關閉端口；
• ⑤顯示提示資訊，等待使用者确認退出。

在我室友的電腦上使用 VS2019 建立一個新項目 server，并将下列代碼複制粘貼進去。

伺服器端：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Server
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int result;
            string str = "第50行：hello cqjtu！重交物聯2018級";
            UdpClient client = new UdpClient(11000);
            string receiveString = null;
            byte[] receiveData = null;
            //執行個體化一個遠端端點，IP和端口可以随意指定，等調用client.Receive(ref remotePoint)時會将該端點改成真正發送端端點 
            IPEndPoint remotePoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
            Console.WriteLine("正在準備接收資料...");
            while (true)
            {
                receiveData = client.Receive(ref remotePoint);//接收資料 
                receiveString = Encoding.Default.GetString(receiveData);
                Console.WriteLine(receiveString);
                result = String.Compare(receiveString, str);
                if (result == 0)
                {
                    break;
                }
            }
            client.Close();//關閉連接配接
            Console.WriteLine("");
            Console.WriteLine("資料接收完畢，按任意鍵退出...");
            System.Console.ReadKey();
        }
    }
}
           

代碼流程：

• ①做好連接配接準備，并設定結束标志；
• ②循環接收資料；
• ③關閉連接配接；
• ④顯示提示資訊，等待使用者确定退出。

3）編譯結果

用戶端：

服務端：

4）抓包分析資料

• 在桌面輕按兩下打開之前下載下傳的 Wireshark 。
• 由于我使用的網線連接配接，是以是通過以太網通信的，輕按兩下 “ 以太網 ”。

• 可以看到現在 Wireshark 不斷的在抓包，先點選紅色的按鈕暫停抓包。

• 重新編譯用戶端和伺服器端，先不要按下按鍵發送資料，先挂着，看下一步。

• 點選鲨魚魚鳍的圖示，然後點選 “ Continue without Saving ”，不儲存之前抓取的包。

• 然後按鍵盤開始發送資料，發送完後，點選 Wireshark 的紅色按鈕，停止抓包。

• 在方框内輸入 “ UDP ” 過濾包，然後就可以看到下面的資訊，這些就是我發送給我室友電腦上的 50 條資料，下面開始分析這些資料，隻選擇其中一條分析。

• 在抓包分析資料之前，先有一個網絡協定層的概念，主機上的資料都是從應用層→運輸層→網絡層→資料鍊路層→實體層（比特流，也就是二進制，高低電平）。

• 選中 Ethernet ，這就是資料鍊路層的幀的頭部，相應的下面藍色部分的十六進制，就是相應的幀頭部資料。

• 一個幀的頭部的主要結構是：

  

1. 目的位址（Destination）：資料的接收方，這裡是：10.60.202.32；

   

   

2. 源位址（Source）：資料的發送方，這裡是：10.60.191.19；

   

   

3. 資料類型（Type）：分為 IP(0800) 包和 ARP(0806) 包，這個包是 0800 ，是以是 IP 包。

   

   

4. 資料：後面三排，上層（網絡層）傳下來的一個 IP 包，資料部分又分為資料部分和填充部分，當這個 IP 包的長度小于 46 個位元組，比如資料部分長度為 30 ，那麼填充部分（垃圾資訊）就是 16 個位元組，保證這個幀的總長度最短為 64 個位元組（其原因可自行百度），如果資料部分長度為50，那麼填充部分就為 0 個位元組，最後，資料（資料部分 + 填充部分）的長度最長為 1500 個位元組，不能過大，是以幀的總長度最長為 1518 位元組，抓取的所有包，都不會超過這個長度。

   

5. 校驗碼：幀的末尾有 4 位元組的校驗碼，但是抓包軟體會自動舍去。

• 再來分析一下網絡層的 IP 包：

  

  

1. Version（版本号）：分為 IPv4 和 IPv6 現在普遍都用的 IPv4 ，是以值為 4 ，1 個位元組；

   

   

2. HLen（ip報頭長度）：32位字的報頭長度(HLEN)；

   

   

3. TOS（級别）：服務類型描述資料報将如何被處理，比如優先發送等，大多數都是預設為 0 ；

   

   

4. Datagram Total Length（總長度）：包括報頭和資料的資料包長度；

   

   

5. identifier（辨別）：唯一的 IP 資料包值；

   

6. Flags（标志）：說明是否有資料被分段，我是一條一條的發送多個資料包，每個包的資料很小，沒有被分段，是以這裡數值為 0 。

   

   

7. Fragmentation Offset（分段偏移）：如果資料包在裝人幀時太大,則需要進行分段和重組，這裡沒有分段，是以偏移量為 0 ；

   

   

8. TTL（存活期）：存活期是在資料包産生時建立在其内部的一個設定，如果這個資料包在這個TTL到期時仍沒有到達它要去的目的地,那麼它将被丢棄，這個設定将防止IP包在尋找目的地的時候在網絡中不斷循環，每經過一個路由器，它的值就減一，這裡它的值為 128 ，也就是 128 個生存期；

   

   

9. Protocol（協定）：上層協定的端口（ TCP 是端口 6；UDP 是端口 17） ，同樣也支援網絡層協定,如ARP和ICMP，這裡值為 17 ，也就是 UDP 協定；

   

   

10. Header Checksum（校驗碼）：隻針對報頭的循環備援校驗(CRC)；

    

    

11. Source Address（源位址）：消息發送者的 ip 位址，這裡是10.60.191.19；

    

    

12. Destination Address（目的位址）：消息接收者的 ip 位址，這裡是10.60.202.32；

    

    

13. ip標頭的第六行：用于網絡檢測、調試、安全以及更多的内容，不過大多數情況都是預設為 0 的；

• 最後來看一下資料包：

  可以很顯然看到，長度為 34 位元組，對應的十六進制就是藍色的區域了，這就是我們要發送的資料：第n行：hello cqjtu！重交物聯2018級。

  

  

到此，一個 UDP 包就分析完了。

下面示範如何通過視窗程式使用 TCP 通信，并抓包分析一下 TCP 包。

三、Form視窗程式使用 TCP 通信

本部分内容： 用 VS2019 的 C# 編寫一個簡單的 Form 視窗程式，有一個文本框 textEdit 和一個發送按鈕 button ，運作程式後，可以在文本框裡輸入文字，如 “ hello cqjtu！重交物聯2018級 ” ，點選 button ，将這些文字發送給室友電腦或樹莓派，采用 TCP 套接字；

程式實作功能： 從用戶端發送多條資料，伺服器端接收多條資料，伺服器端回報發送資訊給用戶端，用戶端收到并顯示出來。

接下來，我們建立一個新的 C# Form 視窗程式。

1）建立新項目

• 選中 “ Windows 窗體應用 ” ，再點選 “ 下一步 ”。

• 設定項目名稱、儲存位置，再點選 “ 建立 ” 。

• 建立完畢。

2）設計圖形界面

擺放控件：

• 首先往圖形界面内拖動控件并進行擺放，如下圖所示。
• 從工具箱内拖 2 個 TextBox 和 1 個 Button 控件。

注：

剛拖出來的 TextBox 隻能輸入一行，隻能橫着拖，不能豎着拖，不用擔心，看看下面的設定屬性，就可以設計出如下的界面了。

設定消息輸入框屬性：

• 左鍵選中最下面的 TextBox ，并在右下角的屬性中找到 Font 屬性，并點選 “ … ” 。

• 該界面内可以設定文本樣式。

• 然後在設計屬性中的(Name)這裡預設的 textBox1 ，也可以更改，但不能重複，唯一辨別，這是控件的編号，用于代碼編寫的時候識别，就像是身份證号一樣，不能出現中文。

• 在布局這裡，Location 是指控件左上角頂點基于視窗所在的位置，Size 是指控件的長和寬，可以自行設定。

設定消息顯示界面屬性：

• 選中一個 TextBox ，并點選黑色的小三角按鈕，可以将單行文本框設定為多行文本框。

• 添加垂直滾動條：找到 ScrollBars 屬性，設定參數為 Vertical 。

• 設定邊界樣式：找到 BorderStyle ，參數設定為 FixedSingle 。

• 編号為 textBox2 。

• 設定消息顯示界面的 TextBox 不可編輯：找到 Enabled 屬性，參數設為 False 。

除此之外，你還可以根據設定消息輸入框的文本樣式來設定消息顯示界面内的文本樣式。

設定發送消息按鈕屬性：

• 左鍵點選選中按鈕，找到 Text 屬性，參數輸入為 “ 發送 ” ，則控件上就會顯示輸入的字樣。

• 它的唯一辨別為：button1

設定窗體屬性：

• 左擊窗體選中它，在右下角的屬性中找到 Text 屬性，編輯為 “ 用戶端 ” ，然後窗體的左上角，就顯示為 “ 用戶端 ”。
• 緊接着，有個 AcceptButton 屬性，下拉框選中這個 button1 按鈕，設定完這個屬性後，當我們最後執行這個程式後，按下Enter鍵 = 點選這個按鈕。

至此，控件的一些簡單屬性就設定完畢了。

想了解控件的其它屬性可以參考：https://wenwen.sogou.com/z/q707115213.htm

你也可以設定更多的屬性，使界面更加的好看，這裡就不再贅述，着重點在于代碼。

3）編寫代碼

現在來開始編寫代碼。

• 輕按兩下圖形界面的按鈕後，VS2019 會自動的轉到代碼編輯區域。
• 紅色方框後就是我們輕按兩下按鈕後，要編寫觸發事件執行過程的代碼，也就是點選按鈕後，就會執行這個函數體。

• 在 button1_Click 函數内複制粘貼如下代碼。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

namespace WindowsFormsApp1
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

         public void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                /*
                 * 顯示目前時間
                 */
                string str = "The current time: ";
                str += DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                /*
                 * 做好連接配接準備
                 */
                int port = 2000;
                string host = "10.60.202.32";//我室友的IP位址
                IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
                IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);//把ip和端口轉化為IPEndPoint執行個體
                Socket c = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//建立一個Socket
                /*
                 * 開始連接配接
                 */
                str = "Connect to server...";
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                c.Connect(ipe);//連接配接到伺服器
                /*
                 *發送消息 
                 */
                string sendStr = textBox1.Text;
                str = "The message content: " + sendStr;
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(sendStr);
                str = "Send the message to the server...";
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                c.Send(bs, bs.Length, 0);//發送資訊
                /*
                 * 接收伺服器端的回報資訊
                 */
                string recvStr = "";
                byte[] recvBytes = new byte[1024];
                int bytes;
                bytes = c.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//從伺服器端接受傳回資訊
                recvStr += Encoding.UTF8.GetString(recvBytes, 0, bytes);
                str = "The server feedback: " + recvStr;//顯示伺服器傳回資訊
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
                /*
                 * 關閉socket
                 */
                c.Close();
            }
            catch (ArgumentNullException f)
            {
                string str = "ArgumentNullException: " + f.ToString();
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
            }
            catch (SocketException f)
            {
                string str = "ArgumentNullException: " + f.ToString();
                textBox2.AppendText(str + Environment.NewLine);
            }
            textBox2.AppendText("" + Environment.NewLine);
            textBox1.Text = "";
        }
    }
}
           

代碼流程：

• 當點選按鈕後，button1_Click 函數開始執行。

  ①擷取目前時間，并列印到消息顯示界面内；

  ②做連接配接伺服器端的準備，如：設定IP、設定端口号、執行個體socket端口；

  ③列印連接配接資訊，并連接配接伺服器；

  ④從消息輸入框擷取字元串并按照UTF8編碼到位元組數組存儲，然後發送出去。

  ⑤将從伺服器端接收到的位元組流按照UTF8解碼為字元串并存儲列印出來。

  ⑥關閉socket端口變量。

• 兩個 catch 是做異常情況處理，并列印到消息顯示界面内。

接下來開始編寫伺服器端代碼：

注：

從第三部分： “ Form視窗程式使用 TCP 通信 ” 開始至此，都是在編寫用戶端的部分，接下來我們需要編寫伺服器端的代碼了。

• 根據第二部分： “ 控制台程式使用 UDP 通信 ” 建立一個新的控制台程式，這裡就不再示範了。
• 複制下面 main 函數内的代碼，并粘貼進你自己的 main 函數體内。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            /*
             * 做好連接配接準備
             */
            int i = 0;
            int port = 2000;
            string host = "10.60.202.32";
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
            IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);
            Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//建立一個Socket類
            s.Bind(ipe);//綁定2000端口
            /*
             * 循環監聽并處理消息
             */
            while (true)
            {
                i++;
                try
                {
                    Console.Write("Perform operations {0} :",i);
                    Console.WriteLine("\t-----------------------------------------------");
                    s.Listen(0);//開始監聽
                    Console.WriteLine("1. Wait for connect...");
                    /*
                     * 執行個體一個新的socket端口
                     */
                    Socket temp = s.Accept();//為建立連接配接建立新的Socket。
                    Console.WriteLine("2. Get a connect");
                    /*
                     * 接收用戶端發的消息并做解碼處理
                     */
                    string recvStr = "";
                    byte[] recvBytes = new byte[1024];
                    int bytes;
                    bytes = temp.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//從用戶端接受資訊
                    recvStr += Encoding.UTF8.GetString(recvBytes, 0, bytes);
                    Console.WriteLine("3. Server Get Message:{0}", recvStr);//把用戶端傳來的資訊顯示出來
                    /*
                     * 傳回給用戶端連接配接成功的消息
                     */
                    string sendStr = "Ok!Client send message sucessful!";
                    byte[] bs = Encoding.UTF8.GetBytes(sendStr);
                    temp.Send(bs, bs.Length, 0);//傳回用戶端成功資訊
                    /*
                     * 關閉端口
                     */
                    temp.Close();
                    Console.WriteLine("4. Completed...");
                    Console.WriteLine("-----------------------------------------------------------------------");
                    Console.WriteLine("");
                    //s.Close();//關閉socket（由于再死循環中，是以不用寫，但如果是單個接收，執行個體socket并完成任務後需關閉）
                }
                catch (ArgumentNullException e)
                {
                    Console.WriteLine("ArgumentNullException: {0}", e);
                }
                catch (SocketException e)
                {
                    Console.WriteLine("SocketException: {0}", e);
                }
            }
        }
    }
}
           

4）編譯用戶端和伺服器端

用戶端：

伺服器端：

GIF動畫顯示：

• 然後在用戶端内輸入資訊，并點選 “ 發送 ” 按鈕或者按Enter鍵發送消息，伺服器端顯示用戶端發來的消息，并做回複（由于使用的 GIF 制作動态圖，顯示不同步，自己試驗結果的時候可以對照來看），然後伺服器端處理完消息後，進入下一個準備接收階段。

用戶端：

伺服器端：

發送多個消息後的結果：

用戶端：

伺服器端：

5）抓包分析資料

• 按照第二部分的抓包步驟來，開始抓包。
• 下面這幾個包就是我發送給我室友電腦上的資訊了。

• 以及室友電腦的用戶端回報給我的資訊。

• 再來看一下 UDP 包和 TCP 包的差別。

  UDP：

  

  第三行：Internet Protocl Version 4：IPv4協定

  第四行：User Datagram Protocol：UDP協定

  TCP：

  

  第三行：Internet Protocl Version 4：IPv4協定

  第四行：Transmission Control Protocol：TCP協定

• 它們的差別也就在于第四行，第三行都是 IPv4 協定。
• 這個 ip 標頭也是 45 00 開頭，對比一下第二部分對 ip 包的分析，這個 ip 標頭也是 45 00 開頭，是以一個 ip 包的前兩個位元組一定是 45 00 。

  

• 生存期也是 128 ，一個包的生存期基本上都是預設的數值 128 ，而這裡的協定号是 6 ，這就是 TCP 的協定号，第二部分的協定号是 17 ，是 UDP 的。

  

其餘的資料和第二部分抓取的資料包差不多了，這裡不再贅述了。

至此本文章就差不多結束了。

四、總結

通過本篇文章，學會了如何使用 UDP/TCP 套接字進行網絡通信，這都是基于 C/S 模式，一個用戶端，一個伺服器端，在使用套接字的時候，端口号、IP位址是必不可缺的，缺一不可，如果你覺得本篇文章還可以的話，謝謝點個贊。

五、參考資料

1、C#套接字程式設計執行個體UDP/TCP通信

2、網絡程式設計之UDP套接字

3、c# 實作簡單udp資料的發送和接收

4、IP報頭結構