Noções básicas de rede

Coisas que você deve fazer para qualquer aplicativo habilitado por rede.

Capacidades

Para usar a rede, você deve adicionar elementos de recurso apropriados ao manifesto do aplicativo. Se nenhum recurso de rede for especificado no manifesto do aplicativo, o aplicativo não terá nenhum recurso de rede, e qualquer tentativa de conexão com a rede falhará.

Estes são os recursos de rede mais usados.

Há outros recursos que podem ser necessários para o seu aplicativo, em determinadas circunstâncias.

Comunicando-se quando seu aplicativo não está em primeiro plano

Dar suporte a seu aplicativo com tarefas em segundo plano contém informações gerais sobre o uso de tarefas em segundo plano para trabalhar quando o aplicativo não está no primeiro plano Mais especificamente, seu código deve seguir etapas especiais para ser notificado quando ele não for o aplicativo em primeiro plano atual e chegarem dados pela rede para ele. Você usou gatilhos de canal de controle com essa finalidade no Windows 8, e ainda há suporte para eles no Windows 10. Informações completas sobre o uso de gatilhos de canal de controle estão disponíveis aqui. Uma nova tecnologia no Windows 10 oferece uma funcionalidade melhor com menos sobrecarga para alguns cenários, como soquetes de fluxo habilitados por push: os gatilhos de agente de soquete e atividade de soquete.

Se o seu aplicativo usa DatagramSocket, StreamSocket ou StreamSocketListener, então ele pode transferir a propriedade de um soquete aberto para um agente de soquete fornecido pelo sistema, e sair do primeiro plano ou, até mesmo, terminar. Quando uma conexão é estabelecida no soquete transferido, ou quando chega tráfego nesse soquete, seu aplicativo ou a tarefa em segundo plano designada é ativada. Se seu aplicativo não estiver em execução, ele será iniciado. Em seguida, usando um SocketActivityTrigger, o agente de soquete notifica o aplicativo de que novo tráfego chegou. O aplicativo recupera o soquete de agente de soquete e processa o tráfego no soquete. Isso significa que seu aplicativo consome muito menos recursos do sistema quando não está processando ativamente o tráfego de rede.

O agente de soquete destina-se a substituir gatilhos de canal de controle, onde for aplicável, pois ele fornece a mesma funcionalidade, mas com menos restrições e um menor volume de memória. O agente de soquete pode ser usado por aplicativos que não são aplicativos de tela de bloqueio e ele é usado da mesma maneira em telefones como em outros dispositivos. Os aplicativos não precisam ser executados quando o tráfego chega para ser ativado pelo agente de soquete. E o agente de soquete dá suporte à escuta em soquetes TCP, que não são suportados por gatilhos de canal de controle.

Escolhendo um gatilho de rede

Existem alguns cenários onde qualquer tipo de gatilho seria adequado. Ao escolher o tipo de gatilho para usar em seu aplicativo, considere o seguinte aviso.

• Se estiver usando IXMLHTTPRequest2, System.Net.Http.HttpClient ou System.Net.Http.HttpClientHandler, você deverá usar ControlChannelTrigger.
• Se você está usando StreamSockets habilitados por push, pode usar gatilhos de canal de controle, mas prefira SocketActivityTrigger. Esta última opção permite que o sistema libere memória e reduza os requisitos de energia quando a conexão não está sendo usada ativamente.
• Se você deseja minimizar o volume de memória de seu aplicativo quando ele não está atendendo ativamente as solicitações de rede, prefira SocketActivityTrigger quando possível.
• Se você deseja que seu aplicativo seja capaz de receber dados enquanto o sistema estiver no modo de espera conectado, use SocketActivityTrigger.

Para obter detalhes e exemplos de como usar o agente de soquete, consulte Comunicações de rede em segundo plano.

Conexões seguras

Secure Sockets Layer (SSL) e o mais recente Transport Layer Security (TLS) são protocolos criptográficos projetados para oferecer autenticação e criptografia para comunicações por rede. Esses protocolos foram desenvolvidos para impedir a interceptação e a manipulação de dados enviados ou recebidos pela rede. Esses protocolos usam um modelo cliente-servidor para as trocas de protocolos. Esses protocolos também usam certificados digitais e autoridades de certificação para verificar se o servidor é realmente quem diz ser.

Criando conexões de soquete seguras

Um objeto StreamSocket pode ser configurado para usar SSL/TLS para comunicações entre o cliente e o servidor. Esse suporte a SSL/TLS está limitado ao uso do objeto StreamSocket como o cliente na negociação SSL/TLS. Você não pode usar SSL/TLS com o StreamSocket criado por um StreamSocketListener quando são recebidas comunicações de entrada, porque a negociação SSL/TLS como um servidor não é implementada pela classe StreamSocket.

Há duas maneiras de proteger uma conexão StreamSocket com SSL/TLS:

• ConnectAsync – estabeleça a conexão inicial com um serviço de rede e negocie imediatamente para usar SSL/TLS em todas as comunicações.
• UpgradeToSslAsync – conecte inicialmente a um serviço de rede sem criptografia. O aplicativo pode enviar ou receber dados. Feito isso, atualize a conexão para usar SSL/TLS em todas as comunicações adicionais.

O SocketProtectionLevel especifica o nível de proteção de soquete desejado que o aplicativo quer estabelecer ou para atualizar a conexão. No entanto, o nível de proteção eventual da conexão estabelecida é determinado em um processo de negociação entre ambos os pontos de extremidade da conexão. O resultado pode ser um nível de proteção menor do que o especificado, se o outro ponto de extremidade solicitar um nível inferior.

Após a conclusão da operação assíncrona, é possível recuperar o nível de proteção solicitado usado na chamada de ConnectAsync ou UpgradeToSslAsync pela propriedade StreamSocketinformation.ProtectionLevel. No entanto, isso não reflete o nível de proteção real que a conexão está usando.

Usar ConnectAsync

ConnectAsync pode ser usado para estabelecer a conexão inicial com um serviço de rede e, em seguida, negociar imediatamente para usar SSL/TLS em todas as comunicações. Há dois métodos ConnectAsync que dão suporte a um parâmetro protectionLevel:

• ConnectAsync(EndpointPair, SocketProtectionLevel) – Inicia uma operação assíncrona em um objeto StreamSocket para se conectar a um destino de rede remoto especificado como um objeto EndpointPair e um SocketProtectionLevel.
• ConnectAsync(HostName, String, SocketProtectionLevel) – inicia uma operação assíncrona em um objeto StreamSocket para conectar-se a um destino remoto especificado por um nome de host remoto, um nome de serviço remoto e um SocketProtectionLevel.

Se o parâmetro protectionLevel é definido como Windows.Networking.Sockets.SocketProtectionLevel.Ssl ao chamar um dos métodos ConnectAsync acima, o StreamSocket será estabelecido para usar SSL/TLS para criptografia. Esse valor exige criptografia e jamais permite o uso de uma criptografia NULL.

A sequência normal a ser usada com um desses métodos ConnectAsync é a mesma.

• Crie um StreamSocket.
• Se for necessária uma opção avançada no soquete, use a propriedade StreamSocket.Control para obter a instância StreamSocketControl associada a um objeto StreamSocket. Defina uma propriedade no StreamSocketControl.
• Chame um dos métodos ConnectAsync acima para iniciar uma operação para conectar a um destino remoto e negociar imediatamente o uso de SSL/TLS.
• A força da SSL efetivamente negociada usando ConnectAsync pode ser determinada obtendo-se a propriedade StreamSocketinformation.ProtectionLevel depois que a operação assíncrona for concluída com êxito.

O exemplo a seguir cria um StreamSocket e tenta estabelecer uma conexão com o serviço de rede e negociar imediatamente o uso de SSL/TLS. Se a negociação for bem-sucedida, toda a comunicação de rede que usar o StreamSocket entre o cliente e o servidor de rede será criptografada.

using Windows.Networking;
using Windows.Networking.Sockets;

    // Define some variables and set values
    StreamSocket clientSocket = new StreamSocket();
     
    HostName serverHost = new HostName("www.contoso.com");
    string serverServiceName = "https";
    
    // For simplicity, the sample omits implementation of the
    // NotifyUser method used to display status and error messages 
    
    // Try to connect to contoso using HTTPS (port 443)
    try {

        // Call ConnectAsync method with SSL
        await clientSocket.ConnectAsync(serverHost, serverServiceName, SocketProtectionLevel.Ssl);

        NotifyUser("Connected");
    }
    catch (Exception exception) {
        // If this is an unknown status it means that the error is fatal and retry will likely fail.
        if (SocketError.GetStatus(exception.HResult) == SocketErrorStatus.Unknown) {
            throw;
        }
        
        NotifyUser("Connect failed with error: " + exception.Message);
        // Could retry the connection, but for this simple example
        // just close the socket.
        
        clientSocket.Dispose();
        clientSocket = null; 
    }
           
    // Add code to send and receive data using the clientSocket
    // and then close the clientSocket

#include <winrt/Windows.Networking.Sockets.h>

using namespace winrt;
...
    // Define some variables, and set values.
    Windows::Networking::Sockets::StreamSocket clientSocket;

    Windows::Networking::HostName serverHost{ L"www.contoso.com" };
    winrt::hstring serverServiceName{ L"https" };

    // For simplicity, the sample omits implementation of the
    // NotifyUser method used to display status and error messages.

    // Try to connect to the server using HTTPS and SSL (port 443).
    try
    {
        co_await clientSocket.ConnectAsync(serverHost, serverServiceName, Windows::Networking::Sockets::SocketProtectionLevel::Tls12);
        NotifyUser(L"Connected");
    }
    catch (winrt::hresult_error const& exception)
    {
        NotifyUser(L"Connect failed with error: " + exception.message());
        clientSocket = nullptr;
    }
    // Add code to send and receive data using the clientSocket,
    // then set the clientSocket to nullptr when done to close it.

using Windows::Networking;
using Windows::Networking::Sockets;

    // Define some variables and set values
    StreamSocket^ clientSocket = new ref StreamSocket();
 
    HostName^ serverHost = new ref HostName("www.contoso.com");
    String serverServiceName = "https";

    // For simplicity, the sample omits implementation of the
    // NotifyUser method used to display status and error messages 

    // Try to connect to the server using HTTPS and SSL (port 443)
    task<void>(clientSocket->ConnectAsync(serverHost, serverServiceName, SocketProtectionLevel::SSL)).then([this] (task<void> previousTask) {
        try
        {
            // Try getting all exceptions from the continuation chain above this point.
            previousTask.Get();
            NotifyUser("Connected");
        }
        catch (Exception^ exception)
        {
            NotifyUser("Connect failed with error: " + exception->Message);
            
            clientSocket.Close();
            clientSocket = null;
        }
    });
    // Add code to send and receive data using the clientSocket
    // Then close the clientSocket when done

Usar UpgradeToSslAsync

Quando o código usa UpgradeToSslAsync, primeiro ele estabelece uma conexão com um serviço de rede sem criptografia. O aplicativo pode enviar ou receber alguns dados e, em seguida, atualizar a conexão para usar SSL/TLS em todas as demais comunicações.

O método UpgradeToSslAsync aceita dois parâmetros. O parâmetro protectionLevel indica o nível de proteção desejado. O parâmetro validationHostName é o nome do host do destino de rede remoto usado para validação durante a atualização para SSL. Normalmente validationHostName será o mesmo nome de host que o aplicativo usou para estabelecer inicialmente a conexão. Se o parâmetro protectionLevel é definido como Windows.System.Socket.SocketProtectionLevel.Ssl ao chamar UpgradeToSslAsync, o StreamSocket deve usar SSL/TLS para criptografia em comunicações posteriores pelo soquete. Esse valor exige criptografia e jamais permite o uso de uma criptografia NULL.

A sequência normal a ser usada com o método UpgradeToSslAsync é a seguinte:

• Crie um StreamSocket.
• Se for necessária uma opção avançada no soquete, use a propriedade StreamSocket.Control para obter a instância StreamSocketControl associada a um objeto StreamSocket. Defina uma propriedade no StreamSocketControl.
• Se for necessário enviar e receber dados não criptografados, faça isso neste momento.
• Chame o método UpgradeToSslAsync para iniciar uma operação para atualizar a conexão para usar SSL/TLS.
• A força da SSL efetivamente negociada usando UpgradeToSslAsync pode ser determinada obtendo-se a propriedade StreamSocketinformation.ProtectionLevel depois que a operação assíncrona for concluída com êxito.

O exemplo a seguir cria um StreamSocket, tenta estabelecer uma conexão com o serviço de rede, envia dados iniciais e negocia o uso de SSL/TLS. Se a negociação for bem-sucedida, toda a comunicação de rede que usar o StreamSocket entre o cliente e o servidor de rede será criptografada.

using Windows.Networking;
using Windows.Networking.Sockets;
using Windows.Storage.Streams;

    // Define some variables and set values
    StreamSocket clientSocket = new StreamSocket();
 
    HostName serverHost = new HostName("www.contoso.com");
    string serverServiceName = "http";

    // For simplicity, the sample omits implementation of the
    // NotifyUser method used to display status and error messages 

    // Try to connect to contoso using HTTP (port 80)
    try {
        // Call ConnectAsync method with a plain socket
        await clientSocket.ConnectAsync(serverHost, serverServiceName, SocketProtectionLevel.PlainSocket);

        NotifyUser("Connected");

    }
    catch (Exception exception) {
        // If this is an unknown status it means that the error is fatal and retry will likely fail.
        if (SocketError.GetStatus(exception.HResult) == SocketErrorStatus.Unknown) {
            throw;
        }

        NotifyUser("Connect failed with error: " + exception.Message, NotifyType.ErrorMessage);
        // Could retry the connection, but for this simple example
        // just close the socket.

        clientSocket.Dispose();
        clientSocket = null; 
        return;
    }

    // Now try to send some data
    DataWriter writer = new DataWriter(clientSocket.OutputStream);
    string hello = "Hello, World! ☺ ";
    Int32 len = (int) writer.MeasureString(hello); // Gets the UTF-8 string length.
    writer.WriteInt32(len);
    writer.WriteString(hello);
    NotifyUser("Client: sending hello");

    try {
        // Call StoreAsync method to store the hello message
        await writer.StoreAsync();

        NotifyUser("Client: sent data");

        writer.DetachStream(); // Detach stream, if not, DataWriter destructor will close it.
    }
    catch (Exception exception) {
        NotifyUser("Store failed with error: " + exception.Message);
        // Could retry the store, but for this simple example
            // just close the socket.

            clientSocket.Dispose();
            clientSocket = null; 
            return;
    }

    // Now upgrade the client to use SSL
    try {
        // Try to upgrade to SSL
        await clientSocket.UpgradeToSslAsync(SocketProtectionLevel.Ssl, serverHost);

        NotifyUser("Client: upgrade to SSL completed");
           
        // Add code to send and receive data 
        // The close clientSocket when done
    }
    catch (Exception exception) {
        // If this is an unknown status it means that the error is fatal and retry will likely fail.
        if (SocketError.GetStatus(exception.HResult) == SocketErrorStatus.Unknown) {
            throw;
        }

        NotifyUser("Upgrade to SSL failed with error: " + exception.Message);

        clientSocket.Dispose();
        clientSocket = null; 
        return;
    }

#include <winrt/Windows.Networking.Sockets.h>
#include <winrt/Windows.Storage.Streams.h>

using namespace winrt;
using namespace Windows::Storage::Streams;
...
    // Define some variables, and set values.
    Windows::Networking::Sockets::StreamSocket clientSocket;

    Windows::Networking::HostName serverHost{ L"www.contoso.com" };
    winrt::hstring serverServiceName{ L"https" };

    // For simplicity, the sample omits implementation of the
    // NotifyUser method used to display status and error messages. 

    // Try to connect to the server using HTTP (port 80).
    try
    {
        co_await clientSocket.ConnectAsync(serverHost, serverServiceName, Windows::Networking::Sockets::SocketProtectionLevel::PlainSocket);
        NotifyUser(L"Connected");
    }
    catch (winrt::hresult_error const& exception)
    {
        NotifyUser(L"Connect failed with error: " + exception.message());
        clientSocket = nullptr;
    }

    // Now, try to send some data.
    DataWriter writer{ clientSocket.OutputStream() };
    winrt::hstring hello{ L"Hello, World! ☺ " };
    uint32_t len{ writer.MeasureString(hello) }; // Gets the size of the string, in bytes.
    writer.WriteInt32(len);
    writer.WriteString(hello);
    NotifyUser(L"Client: sending hello");

    try
    {
        co_await writer.StoreAsync();
        NotifyUser(L"Client: sent hello");

        writer.DetachStream(); // Detach the stream when you want to continue using it; otherwise, the DataWriter destructor closes it.
    }
    catch (winrt::hresult_error const& exception)
    {
        NotifyUser(L"Store failed with error: " + exception.message());
        // We could retry the store operation. But, for this simple example, just close the socket by setting it to nullptr.
        clientSocket = nullptr;
        co_return;
    }

    // Now, upgrade the client to use SSL.
    try
    {
        co_await clientSocket.UpgradeToSslAsync(Windows::Networking::Sockets::SocketProtectionLevel::Tls12, serverHost);
        NotifyUser(L"Client: upgrade to SSL completed");

        // Add code to send and receive data using the clientSocket,
        // then set the clientSocket to nullptr when done to close it.
    }
    catch (winrt::hresult_error const& exception)
    {
        // If this is an unknown status, then the error is fatal and retry will likely fail.
        Windows::Networking::Sockets::SocketErrorStatus socketErrorStatus{ Windows::Networking::Sockets::SocketError::GetStatus(exception.to_abi()) };
        if (socketErrorStatus == Windows::Networking::Sockets::SocketErrorStatus::Unknown)
        {
            throw;
        }

        NotifyUser(L"Upgrade to SSL failed with error: " + exception.message());
        // We could retry the store operation. But for this simple example, just close the socket by setting it to nullptr.
        clientSocket = nullptr;
        co_return;
    }

using Windows::Networking;
using Windows::Networking::Sockets;
using Windows::Storage::Streams;

    // Define some variables and set values
    StreamSocket^ clientSocket = new ref StreamSocket();
 
    Hostname^ serverHost = new ref HostName("www.contoso.com");
    String serverServiceName = "http";

    // For simplicity, the sample omits implementation of the
    // NotifyUser method used to display status and error messages 

    // Try to connect to contoso using HTTP (port 80)
    task<void>(clientSocket->ConnectAsync(serverHost, serverServiceName, SocketProtectionLevel::PlainSocket)).then([this] (task<void> previousTask) {
        try
        {
            // Try getting all exceptions from the continuation chain above this point.
            previousTask.Get();
            NotifyUser("Connected");
        }
        catch (Exception^ exception)
        {
            NotifyUser("Connect failed with error: " + exception->Message);
 
            clientSocket->Close();
            clientSocket = null;
        }
    });
       
    // Now try to send some data
    DataWriter^ writer = new ref DataWriter(clientSocket.OutputStream);
    String hello = "Hello, World! ☺ ";
    Int32 len = (int) writer->MeasureString(hello); // Gets the UTF-8 string length.
    writer->writeInt32(len);
    writer->writeString(hello);
    NotifyUser("Client: sending hello");

    task<void>(writer->StoreAsync()).then([this] (task<void> previousTask) {
        try {
            // Try getting all exceptions from the continuation chain above this point.
            previousTask.Get();

            NotifyUser("Client: sent hello");

            writer->DetachStream(); // Detach stream, if not, DataWriter destructor will close it.
       }
       catch (Exception^ exception) {
               NotifyUser("Store failed with error: " + exception->Message);
               // Could retry the store, but for this simple example
               // just close the socket.
 
               clientSocket->Close();
               clientSocket = null;
               return
       }
    });

    // Now upgrade the client to use SSL
    task<void>(clientSocket->UpgradeToSslAsync(clientSocket.SocketProtectionLevel.Ssl, serverHost)).then([this] (task<void> previousTask) {
        try {
            // Try getting all exceptions from the continuation chain above this point.
            previousTask.Get();

           NotifyUser("Client: upgrade to SSL completed");
           
           // Add code to send and receive data 
           // Then close clientSocket when done
        }
        catch (Exception^ exception) {
            // If this is an unknown status it means that the error is fatal and retry will likely fail.
            if (SocketError.GetStatus(exception.HResult) == SocketErrorStatus.Unknown) {
                throw;
            }

            NotifyUser("Upgrade to SSL failed with error: " + exception.Message);

            clientSocket->Close();
            clientSocket = null; 
            return;
        }
    });

Criação de conexões WebSocket protegidas

Assim como as conexões de soquete tradicionais, as conexões WebSocket também podem ser criptografadas com os protocolos TLS/SSL ao usar os recursos StreamWebSocket e MessageWebSocket para um aplicativo UWP. Na maioria dos casos, você vai usar uma conexão WebSocket segura. Isso aumentará as chances de sucesso da sua conexão, já que muitos proxies rejeitam conexões WebSocket não criptografadas.

Para obter exemplos de como criar ou atualizar uma conexão de soquete segura a um serviço de rede, consulte Como proteger conexões WebSocket com TLS/SSL (XAML).

Além da criptografia TLS/SSL, um servidor por exigir um valor de cabeçalho Sec-WebSocket-Protocol para concluir o handshake inicial. Esse valor, representado pelas propriedades StreamWebSocketInformation.Protocol e MessageWebSocketInformation.Protocol, indica a versão do protocolo da conexão e habilita o servidor a interpretar corretamente o handshake de abertura e os dados trocados posteriormente. Usando essas informações de protocolo, se, a qualquer momento, o servidor não puder interpretar os dados de entrada de maneira segura, a conexão poderá ser fechada.

Caso a solicitação inicial do cliente não contenha esse valor ou forneça um valor que não corresponde ao esperado pelo servidor, o valor esperado será enviado do servidor para o cliente no erro de handshake WebSocket.

Autenticação

Como fornecer as credenciais de autenticação ao conectar-se pela rede.

Fornecer um certificado cliente com a classe StreamSocket

A classe Windows.Networking.Sockets.StreamSocket dá suporte ao uso de SSL/TLS para autenticar o servidor com o qual o aplicativo se comunica. Em certos casos, o aplicativo também precisa autenticar-se ao servidor usando um certificado de cliente TLS. No Windows 10, você pode fornecer um certificado cliente sobre o objeto StreamSocket.Control (isso deve ser definido antes do handshake TLS ser iniciado). Se o servidor solicitar o certificado cliente, o Windows responderá com o certificado fornecido.

Aqui está um snippet mostrando como implementar isso:

var socket = new StreamSocket();
Windows.Security.Cryptography.Certificates.Certificate certificate = await GetClientCert();
socket.Control.ClientCertificate = certificate;
await socket.ConnectAsync(destination, SocketProtectionLevel.Tls12);

Fornecendo a autenticação de credenciais para um servidor Web

As APIs de rede que habilitam os aplicativos a interagir com serviços Web seguros fornecem seus próprios métodos para inicializar um cliente ou definir um cabeçalho de solicitação com credenciais de autenticação de servidor e proxy. Cada método é definido com um objeto PasswordCredential, o qual indica um nome de usuário, uma senha e o recurso para o qual as credenciais são usadas. A tabela a seguir fornece um mapeamento dessas APIs:

Manipulando exceções de rede

Na maioria das áreas de programação, uma exceção indica um problema ou uma falha grave, causada por algum defeito no programa. Na programação de rede, há uma fonte adicional para exceções: a rede em si e a natureza das comunicações de rede. As comunicações de rede são inerentemente não confiáveis e propensas a falhas inesperadas. Para cada uma das maneiras de que seu aplicativo usa a rede, você deverá manter algumas informações de estado; e o código do aplicativo deve tratar exceções de rede atualizando essas informações de estado e inicializando a lógica apropriada para o seu aplicativo restabelecer ou repetir falhas de comunicação.

Quando um aplicativo Universal do Windows lança uma exceção, seu manipulador de exceção pode recuperar informações mais detalhadas sobre a causa da exceção para melhor compreender a falha e tomar decisões apropriadas.

Cada projeção de linguagem dá suporte a um método para acessar essas informações mais detalhadas. Uma exceção é projetada como um valor HRESULT em aplicativos Universais do Windows. O arquivo de inclusão Winerror.h contém uma lista muito grande de valores HRESULT possíveis, incluindo erros de rede.

As APIs de rede dão suporte a métodos diferentes para recuperar essas informações detalhadas sobre a causa de uma exceção.

• Algumas APIs fornecem um método auxiliar que converte o valor HRESULT da exceção em um valor de enumeração.
• Outras APIs fornecem um método para recuperar efetivamente o valor HRESULT.

Tópicos relacionados

• Melhorias de API de rede no Windows 10