計算機網(wǎng)絡畢業(yè)設計---利用socket實現(xiàn)雙機通信

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文檔簡介

1、　　畢業(yè) 設計　　摘要　　Socket通信機制提供了兩種通訊方式：有聯(lián)接和無聯(lián)接方式，分別面向不同的應用需求。使用有聯(lián)接方式時，通信鏈路提供了可靠的，全雙工的字節(jié)流服務。在該方式下，通信雙方必須創(chuàng)建一個聯(lián)接過程并建立一條通訊鏈路，以后的網(wǎng)絡通信操作完全在這一

2、對進程之間進行，通信完畢關閉此聯(lián)接過程。使用無聯(lián)接方式時其系統(tǒng)開銷比無聯(lián)接方式小，但通信鏈路提供了不可靠的數(shù)據(jù)報服務，不能保證信源所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一定能夠到達信宿。在該方式下，通信雙方不必創(chuàng)建一個聯(lián)接過程和建立一條通訊鏈路，網(wǎng)絡通信操作在不同的主機和進程之間轉發(fā)進行。　　關鍵字　　WinSock TCP VC++ 雙機通

3、信　　目錄　　一、設計題目………………………………………………………3　　二、目的與要求 ……………………………………………………3　　三、開發(fā)環(huán)境介紹…………………………………………………3&l

4、t;p>　　四、WinSocket簡介……………………………………………3　　五、TCP/IP簡介……………………………………………………5　　六、總體設計……………………………………………………6　　七、詳細設計……………………………………………………7　　八、系

5、統(tǒng)實現(xiàn)……………………………………………………9　　九、實驗結果分析………………………………………………11　　十、主要程序代碼………………………………………………12　　十一、參考文獻…………………………………………………12　　一、設計題目</

6、b>　　利用Socket實現(xiàn)雙機通信　　二、目的與要求　　利用WinSock來實現(xiàn)雙機通信，理解TCP狀態(tài)機圖。要求使用WinSock編程，采用其中的TCP面向連接方式，實現(xiàn)文本數(shù)據(jù)的交換。　　三、開發(fā)環(huán)境介紹

7、　　Microsoft Visual C++，（簡稱Visual C++、MSVC、VC++或VC）微軟公司的C++開發(fā)工具，具有集成開發(fā)環(huán)境，可提供編輯C語言，C++以及C++/CLI等編程語言。VC++集成了便利的除錯工具，特別是集成了Windows API、三維動畫DirectX API，Microsoft .NET框架。目前最新的版本是Microsoft Visual

8、 C++ 2010。　　Visual C++以擁有“語法高亮”，IntelliSense（自動編譯功能）以及高級除錯功能而著稱。比如，它允許用戶進行遠程調試，單步執(zhí)行等。還有允許用戶在調試期間重新編譯被修改的代碼，而不必重新啟動正在調試的程序。其編譯及建置系統(tǒng)以預編譯頭文件、最小重建功能及累加鏈接著稱。這些特征明顯縮短程序編輯、編譯及鏈接的時間花費，在大型軟件計劃上尤其顯著。

9、　　四、WinSocket簡介　　1、WinSocket簡介　　Socket接口是網(wǎng)絡編程（通常是TCP/IP協(xié)議，也可以是其他協(xié)議）的API。最早的Socket接口是Berkeley接口，在Unxi操作系統(tǒng)中實現(xiàn)。WinSock也是一個基于Socket模型的API，在Microsoft Windows操作系統(tǒng)類中使用。它在Berk

10、eley接口函數(shù)的基礎之上，還增加了基于消息驅動機制的Windows擴展函數(shù)。Winscok1.1只支持TCP/IP網(wǎng)絡，WinSock2.0增加了對更多協(xié)議的支持　　Windows Socket簡稱Winsock，是在Windows環(huán)境下使用的一套網(wǎng)絡編程規(guī)范，基于4.3BSD的BSD Socket API制定。　　套接字數(shù)據(jù)傳輸是一種特殊的I/O，套

11、接字也是一種文件描述符。Socket具有一個類似于打開文件的函數(shù)調用----socket()，該函數(shù)返回一個整型的Socket描述符，隨后的建立連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫际峭ㄟ^該Socket實現(xiàn)的。　　Socket是面向客戶/服務器模型設計的，網(wǎng)絡上的兩個程序通過一個雙向的通訊連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，這個雙向鏈路的一端稱為一個Socket?？蛻舫绦蚩梢韵騍ocket寫請求，服務器將處理此請求，然后通過S

12、ocket將結果返回給用戶。　　Socket通信機制提供了兩種通訊方式：有聯(lián)接和無聯(lián)接方式，分別面向不同的應用需求。使用有聯(lián)接方式時，通信鏈路提供了可靠的，全雙工的字節(jié)流服務。在該方式下，通信雙方必須創(chuàng)建一個聯(lián)接過程并建立一條通訊鏈路，以后的網(wǎng)絡通信操作完全在這一對進程之間進行，通信完畢關閉此聯(lián)接過程。使用無聯(lián)接方式時其系統(tǒng)開銷比無聯(lián)接方式小，但通信鏈路提供了不可靠的數(shù)據(jù)報服務，不能保證信源所傳

13、輸?shù)臄?shù)據(jù)一定能夠到達信宿。在該方式下，通信雙方不必創(chuàng)建一個聯(lián)接過程和建立一條通訊鏈路，網(wǎng)絡通信操作在不同的主機和進程之間轉發(fā)進行。　　2、WinSocket通信原理　　Socket實際上在計算機中提供了一個通信端口，可以通過這個端口與任何一個具有Socket接口的計算機通信。應用程序在網(wǎng)絡上傳輸/接收的信息都通過這個Socket接口來實現(xiàn)的。在應用開發(fā)中

14、可以像使用文件句柄一樣來對Socket句柄進行讀/寫操作。目前可以使用兩種套接口，即流式套接字（SOCK_STREAM）和數(shù)據(jù)報套接字（SOCK_DGRAM）。流式套接字提供了一個面向連接的、可靠的、數(shù)據(jù)無錯的、無重復發(fā)送的及按發(fā)送順序接收數(shù)據(jù)的服務；數(shù)據(jù)報套接字提供不可靠的、無連接的數(shù)據(jù)報傳輸服務。　　套接字可分為阻塞套接字和非阻塞套接字。阻塞套接字是指執(zhí)行此套接字的網(wǎng)絡調用時，直到成功才返回

15、，否則一直阻塞在此網(wǎng)絡調用上；而非阻塞套接字是指執(zhí)行此套接字的網(wǎng)絡調用時，不管是否執(zhí)行成功，都立即返回。實際上非阻塞套接字是用得最多的。　　C/S模型，即客戶機/服務器模型，是一種非對稱式編程模式。對于這種模式而言，其中一部分需要作為服務端，用來響應并為客戶提供固定的服務；另一部分則作為客戶端用來向服務端提出請求或要求某種服務。在實際應用中，程序可以同時包含客戶端和服務端。

16、　　面向連接協(xié)議的通信過程如下：服務端和客戶端都必須建立通信套接字，而服務端套接字應先進入監(jiān)聽狀態(tài)，然后客戶端套接字發(fā)出連接請求，服務端套接字收到連接請求后，建立一個新套接字與客戶端套接字進行通信，原來負責監(jiān)聽的套接字仍進行監(jiān)聽，如果再收到其它客戶端套接字的連接請求，則再建立一個新套接字與之通信。通信完畢后斷開連接，關閉相應套接字。　　socket有三種主要類型：stream

17、 sockets, datagram sockets 和raw sockets 。 Stream socket提供面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，數(shù)據(jù)無差錯、無重復地發(fā)送且按發(fā)送順序接收。內設置流量控制，避免數(shù)據(jù)流淹沒接受數(shù)據(jù)慢的接收方。數(shù)據(jù)被看作是字節(jié)流，無長度限制。Datagram socket提供無連接服務。數(shù)據(jù)包以獨立數(shù)據(jù)包的形式被發(fā)送，不提供無差錯保證，數(shù)據(jù)可能丟失或重復，順序發(fā)送，可能亂序接收。Raw socket可以對較低層

18、次協(xié)議，如IP、ICMP直接訪問。　　五、TCP/IP簡介　　1、TCP/IP簡介　　TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的簡寫，中文譯名為傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議，又叫網(wǎng)絡通訊協(xié)議，這個協(xié)議是Internet最基本的協(xié)議、Intern

19、et國際互聯(lián)網(wǎng)絡的基礎，簡單地說，就是由網(wǎng)絡層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成的。　　TCP（Transmission Control Protocol）中文稱為“傳輸控制協(xié)議”。TCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的運輸層（Transport layer）通信協(xié)議。在簡化的計算機網(wǎng)絡OSI模型中，它完成第四層傳輸層所指定的功能，UDP是同一層內另一個重要的傳輸協(xié)議。

20、　　IP是英文Internet Protocol的縮寫，中文稱為“網(wǎng)際協(xié)議”，是為計算機網(wǎng)絡相互連接進行通信而設計的協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它是能使連接到網(wǎng)上的所有計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計算機在因特網(wǎng)上進行通信時應當遵守的規(guī)則。任何廠家生產(chǎn)的計算機系統(tǒng)，只要遵守 IP協(xié)議就可以與因特網(wǎng)互連互通。　　2、TCP的作用</

21、p>　　在因特網(wǎng)協(xié)議族中，TCP層是位于IP層之上，應用層之下的中間層。提供可靠的、像管道一樣的連接。　　應用層向TCP層發(fā)送用于網(wǎng)間傳輸?shù)?、?位字節(jié)表示的數(shù)據(jù)流，然后TCP把數(shù)據(jù)流分割成適當長度的報文段（通常受該計算機連接的網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)鏈路層的最大傳送單元(MTU)的限制）。之后TCP把結果包傳給IP層，由它來通過網(wǎng)絡將包傳送給接收端實體的TCP層。TCP為了保證不

22、發(fā)生丟包，就給每個字節(jié)一個序號，同時序號也保證了傳送到接收端實體的包的按序接收。然后接收端實體對已成功收到的字節(jié)發(fā)回一個相應的確認(ACK)；如果發(fā)送端實體在合理的往返時延(RTT)內未收到確認，那么對應的數(shù)據(jù)（假設丟失了）將會被重傳。TCP用一個校驗和函數(shù)來檢驗數(shù)據(jù)是否有錯誤；在發(fā)送和接收時都要計算校驗和。　　首先，TCP建立連接之后，通信雙方都同時可以進行數(shù)據(jù)的傳輸，其次，TCP通信是全雙工

23、的；在保證可靠性上，采用超時重傳和捎帶確認機制。　　在流量控制上，采用滑動窗口協(xié)議，協(xié)議中規(guī)定，對于窗口內未經(jīng)確認的分組需要重傳。　　在擁塞控制上，采用慢啟動算法。　　TCP所提供服務的主要特點有：1、面向連接的傳輸；2、端到端的通信；3、高可靠性，確保傳輸數(shù)據(jù)的正確性，不出現(xiàn)丟失或亂序；4、全雙工方式傳輸；5、

24、采用字節(jié)流方式，即以字節(jié)為單位傳輸字節(jié)序列；6、緊急數(shù)據(jù)傳送功能。　　六、總體設計　　開發(fā)環(huán)境為VC++，使用WinSock實現(xiàn)Windows下網(wǎng)絡通信，使用C/S結構。　　程序分為服務器程序和客戶端程序，服務器程序接受客戶端程序發(fā)起的連接并接受客戶端的發(fā)出的信息。</

25、p>　　服務器建立的步驟：　　創(chuàng)建TCP協(xié)議的監(jiān)聽套接字。　　將創(chuàng)建的套接字綁定到設置好的參數(shù)名字上，使用bind函數(shù)來實現(xiàn)，參數(shù)由程序運行時傳入。　　將套接字設置為監(jiān)聽模式，使用listen函數(shù)實現(xiàn)。

26、若有客戶端試圖建立連接，服務端使用accept函數(shù)調用來接受連接。　　客戶端建立的步驟：　　創(chuàng)建TCP協(xié)議的監(jiān)聽套接字。　　將創(chuàng)建好的套接字綁定到設置好的參數(shù)上，使用bind函數(shù)來實現(xiàn)，參數(shù)由程序運行時傳入。　　是用套接字向服務器發(fā)起

27、連接。　　如下圖所示　　連接　　七、詳細設計　　客戶端程序流程圖：<b&

28、gt;　　錯誤　　正確　　循環(huán)發(fā)送信息　　服務端程序流程圖　　錯誤<p

29、>　　正確　　收到客戶端的連接請求　　八、系統(tǒng)實現(xiàn)　　程序中使用的主要變量　　#define MAX_SEND_NUM 4096 //發(fā)送的最大字節(jié)數(shù)

30、;　　unsigned int serverPort; //服務器端口地址　　unsigned int clientPort; //客戶端端口地址　　char serverIp[30]; //用于存儲服務器IP地址　　SOCKET clientSocket; //套接字結構體<p&g

31、t;　　char sendBuf[MAX_SEND_NUM]; //發(fā)送緩存　　int retn;//存儲返回值信息　　struct sockaddr_in serverInfo; //存放服務器信息　　struct sockaddr_in localInfo; //存放本機信息<p

32、>　　struct hostent *host = NULL;　　unsigned int listen_port;//接收端口　　程序中使用的主要函數(shù)介紹　　1、使用Winsock API編制的網(wǎng)絡應用程序中，在調用任何一個Winsock函數(shù)之前都必須檢查協(xié)議棧安裝情況，使用函數(shù)WSAStartup()完

33、成操作。　　WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsadata)　　int WSAStartup(　　WORD wVersionRequested,　　LPWSADATA lpWSAData);　　wVe

34、rsionRequested是一個WORD型(雙字型)數(shù)值，指定使用的版本號，對Winsock2.2而言，此參數(shù)的值為0x0202，也可以用宏MAKEWORD(2,2)來獲得　　lpWSAData是一個指向WSADATA結構的指針，它返回關于Winsock實現(xiàn)的詳細信息　　2、應用程序在使用套接字通信前，必須要擁有一個套接字，使用socket()函數(shù)來給

35、應用程序創(chuàng)建一個套接字。　　socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)　　SOCKET socket(　　int af,//地址族　　int type,//類型　　int protocol/

36、/協(xié)議);　　3、當socket()創(chuàng)建了一個套接字后，需要將該套接字與該主機上提供服務的IP地址和端口聯(lián)系在一起，bind()函數(shù)用于完成這樣的綁定。　　bind(clientSocket, (struct sockaddr *)&localInfo, sizeof(localInfo)

37、;　　int bind(　　SOCKET s,　　const struct sockaddr FAR * name,　　int namelen);　　4、在一個服務器端用socket()調用成功創(chuàng)建了一個套接字，并

38、用bind()函數(shù)和一個指定的地址關聯(lián)后，就需要指示該套接字進入監(jiān)聽狀態(tài)，這需要通過listen()函數(shù)來實現(xiàn)　　int listen(　　SOCKET s,// 一個已綁定了地址，但還未建立連接的套接字　　int backlog);// 指定正在等待連接的最大隊列長度

39、　5、當服務器端建立好套接字并與一個本地地址綁定后，就進入監(jiān)聽狀態(tài)，等待客戶發(fā)出連接請求。在客戶端套接字建立好之后，就調用connect()函數(shù)來與服務器建立連接。　　int connect(　　SOCKET s,　　const struct sockaddr FAR * n

40、ame,　　int namelen);　　6、在服務器端調用accept()函數(shù)可以接收來自客戶端由connect()發(fā)出的連接請求，雙方進入連接狀態(tài)。　　SOCKET accept(　　SOCKET s,&l

41、t;p>　　struct sockaddr FAR * addr,　　int FAR * addrlen);　　7、使用send()函數(shù)在已經(jīng)建立連接的套接字上發(fā)送數(shù)據(jù)。　　int send(　　SOCKET

42、s,　　const char FAR * buf,　　int len,　　int flags);　　8、從套接字上接收數(shù)據(jù)，使用recv()函數(shù)。　　in

43、t recv(　　SOCKET s,　　char FAR * buf,　　int len,　　int flags);　　當連接結束的時

44、候，可以使用closesocket()函數(shù)和WSACleanup()函數(shù)進行清理工作。　　用于格式轉換的函數(shù)有：　　htons(), htonl(),　　九、實驗結果分析　　首先啟動服務器程序，輸入監(jiān)聽端口等參數(shù)，程序開始監(jiān)聽，運行界

45、面如下：　　啟動服務器程序，輸入監(jiān)聽端口等參數(shù)，程序連接上服務器，輸入發(fā)送信息，運行界面如下：　　此時，服務端收到客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)，顯示如下：　　自此，連接建立成功，兩個程序通信也成功。　　十、主要程序代碼&l

46、t;p>　　server.cpp　　int ClientFunc(SOCKET clientSocket){　　char recvBuff[MAX_RECV_NUM];　　int retn;　　struct sockaddr_i

47、n peerInfo;　　int len=sizeof(peerInfo);　　getpeername(clientSocket,(struct sockaddr*)&peerInfo,&len); // 獲得客戶端IP地址信息　　while(1)</p

48、>　　{　　retn = recv(clientSocket, recvBuff, MAX_RECV_NUM, 0);　　if (retn == 0) // 沒有接收到任何數(shù)據(jù)　　{&l

49、t;p>　　break;　　}　　else if (retn == SOCKET_ERROR)　　{　　printf("接收數(shù)據(jù)失敗\n&qu

50、ot;);　　break;　　}　　recvBuff[retn] = '\0';　　printf("接收到客戶端信息： %s\n", recvBuff); //

51、輸出客戶端發(fā)送的消息　　}　　return 0;　　}　　int main(int argc, char **argv)<p&

52、gt;　　{　　WSADATA wsd;　　SOCKET listenSocket;　　SOCKET clientSocket;　　int addrSize;　　struct soc

53、kaddr_in localInfo;　　struct sockaddr_in clientInfo;　　CheckInput(argc, argv);　　if (WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd) != 0)　　{&

54、lt;/b>　　printf("加¨®載?Winsock失º¡ì敗ã¨¹!\n");　　return 0;　　}

55、　　// 創(chuàng)建監(jiān)聽的socket　　listenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP); 　　if (listenSocket == SOCKET_ERROR)　　{&l

56、t;p>　　printf("創(chuàng)ä¡ä建¡§監(jiān)¨¤聽¬y的Ì?socket失º¡ì敗ã¨¹\n");　　return 0;

57、}　　localInfo.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);　　localInfo.sin_family = AF_INET;　　localInfo.sin_port = htons(listen_port);&l

58、t;b>　　// 進行地址綁定　　if (bind(listenSocket, (struct sockaddr *)&localInfo, sizeof(localInfo)) == SOCKET_ERROR)　　{　　printf(&qu

59、ot;綁定socket失敗\n");　　return 0;　　}　　// 開始監(jiān)聽，最大同時連接數(shù)設置為　　listen(listenSocket, 64);&l

60、t;p>　　printf("服務器在端口%d開始監(jiān)聽\n",listen_port);　　// 接受客戶端的信息　　while (1)　　{　　addrSize = si

61、zeof(clientInfo);　　// 接受客戶的連接　　clientSocket = accept(listenSocket, (struct sockaddr *)&clientInfo, &addrSize);　　if (clientSocket == INVALID_SOCKET)&l

62、t;/p>　　{ 　　printf("接受連接失敗\n");　　break;　　}　　Clien

63、tFunc(clientSocket);　　}　　closesocket(listenSocket);　　WSACleanup();　　return 1;

64、　　}　　Client.cpp　　int main(int argc, char *argv[])　　{　　if (WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsadata)

65、!= 0){　　printf("加載Winsock失敗!\n");　　return 0;　　}　　clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STR

66、EAM, IPPROTO_TCP);　　if (clientSocket == INVALID_SOCKET) {　　printf("創(chuàng)建客戶端socket失敗: %d\n", WSAGetLastError());　　return 0;

67、;　　}　　// 設置服務器參數(shù)　　serverInfo.sin_family = AF_INET;　　serverInfo.sin_port = htons(serverPort);　　serverInfo.s

68、in_addr.s_addr = inet_addr(serverIp);　　//設置本機參數(shù)　　localInfo.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);　　localInfo.sin_family = AF_INET;

69、　　localInfo.sin_port = htons(clientPort);　　if (bind(clientSocket, (struct sockaddr *)&localInfo, sizeof(localInfo)) == SOCKET_ERROR){　　printf("綁定客戶端端口失敗\n&quo

70、t;);　　return 0;　　}　　// 客戶端發(fā)起連接　　if (connect(clientSocket, (struct sockaddr *)&serverInfo, size

71、of(serverInfo)) == SOCKET_ERROR){　　printf("連接服務器失敗\n");　　return 0;　　}　　printf("成功連接

72、上服務器 %s\n",serverIp);　　// 向服務器發(fā)送信息　　while(1){　　printf("請輸入要發(fā)送的信息:");　　gets(sendBuf);<p&

73、gt;　　retn = send(clientSocket, sendBuf, strlen(sendBuf),0);　　if(retn == 0){　　break;　　}　　else if (r

74、etn == SOCKET_ERROR){　　printf("發(fā)送數(shù)據(jù)失敗\n");　　break;　　}　　}&

75、lt;p>　　closesocket(clientSocket);　　WSACleanup();　　return 1;　　}　　十一、參考文獻</

76、p>　　計算機網(wǎng)絡（第五版）謝希仁清華大學出版社 2009　　Visual C++ 開發(fā)入門與編程實踐屈磊李媛媛電子工業(yè)出版社 2007　　網(wǎng)絡安全技術實踐與代碼詳解牛冠杰筍大偉等機械工業(yè)出版社 2007　　WINDOWS網(wǎng)絡編程技術 Anthony Jones 機械

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