基于TCP協(xié)議的網(wǎng)絡通信設計與實現(xiàn).docVIP

基于TCP協(xié)議下的簡單網(wǎng)絡通信與實現(xiàn)摘要本文設計并實現(xiàn)了在Windows下基于局域網(wǎng)內(nèi)的TCP協(xié)議的簡單即時通信系統(tǒng)，系統(tǒng)采用TCP/IP模式，底層通信通過SOCKET套接字接口對端口進行監(jiān)聽，當有消息發(fā)送來時，做出相應的處理，服務器負責客戶端的登錄驗證。本文首先討論了套接字創(chuàng)建、綁定、將套接字設置為監(jiān)聽模式、接受信息和關閉套接字從而實現(xiàn)簡單的網(wǎng)絡通信，然后闡述了如何使用C+來模擬基于TCP協(xié)議下的客戶服務方式的網(wǎng)絡通信過程。由于在此設計中主要是使用C程序的形式來模擬TCP協(xié)議的傳輸方式，從而實現(xiàn)面向?qū)ο蟮目煽總鬏?，在這種情況下無需對IP協(xié)議進行討論。關鍵字：套接字 TCP協(xié)議目錄1、引言.1.1、課程背景.1.2、相關技術介紹. 1.3、TCP協(xié)議1.4、TCP傳輸控制協(xié)議.1.5、套接字2、系統(tǒng)框架.3、系統(tǒng)設計流程圖.4、系統(tǒng)的實現(xiàn).4.1、服務器端程序.4.2、客戶端程序.結(jié)論參考文獻1、引言1.1、課題背景TCP/IP起源于美國國防部高級研究規(guī)劃部署（DARPA）的一項研究計劃實現(xiàn)若干臺主機的相互通信?，F(xiàn)在，TCP/IP已成為Internet上通信的工業(yè)標準。因為OSI模型的七層參考模型比較復雜，并且在實際運用中難以實現(xiàn)，所以目前應用比較多的是TCP/IP模型，該模型包括4個層次：應用層運輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡接口層對于TCP/IP網(wǎng)絡層次模式，核心協(xié)議是網(wǎng)絡層的IP協(xié)議，和運輸層的TCP協(xié)議，這也是為何成為TCP/IP協(xié)議的緣由。1.2、相關技術介紹NET開發(fā)平臺及C.NET開發(fā)語言NET框架是Microsoft公司推出的一種全新的開發(fā)平臺,提供了統(tǒng)一的、面向?qū)ο蟛⑶铱梢詳U展的編程類庫和完善的集成開發(fā)環(huán)境,大大簡化了應用程序的開發(fā)過程,并且具有良好的移植性和安全性。微軟為了推行.NET戰(zhàn)略，特別為.NET平臺設計了一種語言C#。C#是由C和C+派生而來的一種“簡單、流行、面向?qū)ο?、類型安全”的程序設計語言，其綜合了Visual basic的高效率和C+的強大功能，然而更多的人感覺C#更類似JAVA。事實上C#融合了大量的JAVA思想，C#是.NET的關鍵性語言，它是整個.NET平臺的基礎。與C#相比，.NET所支持的其它語言顯然是配角，包括VC+.NET在內(nèi)。但是微軟并沒有打算放棄VC+.NET，相反，微軟對VC+.NET有著另一番獨特的打算，VC+.NET的定位與C#不完全重合，VC+.NET應用范圍仍強于C#，這一點無論對微軟公司還是軟件業(yè)應用現(xiàn)狀都非常重要?？梢奦C+.NET在NET框架中已經(jīng)退化成了底層的語言了，就像C+之前的標準C語言一樣，以后將只有開發(fā)底層或桌面程序的程序員使用它。它雖然仍舊強大，但是已經(jīng)不是主流，而主流就是C#語言。1.3、TCP協(xié)議TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議協(xié)議是對等的網(wǎng)絡實體之間通信的規(guī)則，可以簡單地理解為網(wǎng)絡上各計算機彼此交流的一種“語言”。網(wǎng)絡通信協(xié)議設計的基本原則是層次化，層和協(xié)議的集合被稱為網(wǎng)絡體系結(jié)構。相鄰層之間的接口定義了下層向上層提供的基本操作和服務，下層向上層提供的服務分兩種形式：面向連接的服務和無連接的服務。計算機網(wǎng)絡中已經(jīng)形成的網(wǎng)絡體系結(jié)構主要有兩個：OSI參考模型和TCP/IP參考模型。TCP/IP參考模型是因特網(wǎng)（Internet）的基礎。和OSI的7層協(xié)議相比，TCP/IP協(xié)議只有4個層次。通常說的TCP/IP是一組協(xié)議的總稱，TCP/IP實際上是一個協(xié)議族，包括100多個相互關聯(lián)的協(xié)議，其中IP(Internet Protocol, 網(wǎng)際協(xié)議)是網(wǎng)絡層最主要的協(xié)議；TCP(Transmission Control Protocol,傳輸控制協(xié)議)和UDP(User Datagram Protocol,用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議是傳輸層中最主要的協(xié)議)，一般認為IP、TCP、UDP是最根本的三種協(xié)議，是其他協(xié)議的基礎。1.4、TCP傳輸控制協(xié)議面向連接的通信可以使用可靠通信，在這時候，第四層協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)接收方的確認，如果未收到數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)被損壞，則請求重新傳輸。TCP協(xié)議就使用這種可靠通信。使用TCP協(xié)議的應用層協(xié)議包括HTTP、FTP、SMTP和Telnet等。TCP要求在發(fā)送數(shù)據(jù)之前必須打開連接。服務器應用程序必須執(zhí)行一個稱作被動打開（passive open）的操作，以利用一個已知的端口號創(chuàng)建一個鏈接，這是，服務器并不是對網(wǎng)絡進行呼叫，而是偵聽并等待引入的請求?？蛻魬贸绦虮仨殘?zhí)行一個主動打開（active open），為此，它向服務器應用程序發(fā)送一個同步序列號（SYN）以標識連接?？蛻魬贸绦蚩梢詫討B(tài)端口號作為本地端口使用。服務器必須向客戶發(fā)送一個確認（ACK）以及服務器的序列號（SYN）。隨后，客戶回復一個ACK，這樣就建立了鏈接?，F(xiàn)在可以發(fā)送和接收消息了。接收消息后，總是返回ACK消息。如果在收到ACK之前發(fā)送方已經(jīng)超時，則消息將被放到重發(fā)隊列中以再次發(fā)送。由于它的握手機制，所以TCP協(xié)議比較復雜并且費時，但此協(xié)議在處理數(shù)據(jù)時對數(shù)據(jù)包的傳送有保障，從而使得在應用程序協(xié)議中不需要再包括該功能。1.5、套接字套接字這個術語并沒有定義某個協(xié)議：它具有兩層含義，但兩者都與一個協(xié)議相關。第一個含義是套接字編程API，它最初由伯克利大學為BSD UNIX而創(chuàng)建。BSD套接字在經(jīng)過修改后被用作Windows環(huán)境的編程接口（并且被命名為WinSock）。WinSock API被包裝在System.Net.sockets命名空間的.NET類中。Windows Sockets 是一個獨立于協(xié)議的編程接口，用于編寫網(wǎng)絡應用程序。套接字的第二層含義表示一個用于在進程間進行通信的終端。在TCP/IP中，每個終端都與一個IP地址和一個端口號綁定。我們必須對流式套接字和數(shù)據(jù)報套接字這兩種類型進行區(qū)分。流失套接字用TCP/IP協(xié)議來使用面向連接的通信；另一方面，數(shù)據(jù)報套接字用UDP/IP來使用無連接通信。2、系統(tǒng)框架3、系統(tǒng)設計4、系統(tǒng)的實現(xiàn)4.1、服務器端程序#include #include Void main() /加載套接字庫 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaDdata; Int error;wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);err=WSAStarup(wVersionRequested,&wsaDATA);if(err!=0) return;If(LOBYTE(wsadata.wVersion)!=1|HIBYTE(wsadata.wVersion)!=1) WSACleanup(); Return;/創(chuàng)建用于監(jiān)聽的套接字SOCKET sockSrv=socket (AF-INET,SOCK-STREAM,0);SOCKADDR-IN addrSrv;addrSrv.sin-addr.S-un.S-addr=hotonl(INADDR-ANY);addrSrv.sin-family=AF-INET;addrSrv.sin-port=htons(6000)/綁定套接字Bind(sockSrv ,(SOCKADDR*)&addrSrv ,sizeof(SOCKADDR);/將套接字設為監(jiān)聽模式，準備接收客戶請求Listen(sockSrv,s);SOCKADDR-IN addrClient;Int len=sizeof( SOCKADDR );While(1)/等待客戶請求到來SOCKET sockConn=accept(sockSrv ,( SOCKADDR*)&addrClient ,&len);Char sendBuf(100);Sprintf(sendBuf ,)”Welcom %s to ” ,ine-ntoa(addrClient.sin-addr);/發(fā)送數(shù)據(jù)Send(sockConn ,sendbuf ,strlen(sendBuf)+1,0);Char recvBuf(100);/接受數(shù)據(jù)Recv(sockConn,recvBuf ,100 ,0);/打印接受的數(shù)據(jù)Printf(“%sn”,recvBuf);/關閉套接字Closesocket(sockConn);4.2、客戶端程序#include #include Void main() /加載套接字庫 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaDdata; Int error;wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);err=WSAStarup(wVersionRequested,&wsaDATA);if(err!=0) return;If(LOBYTE(wsadata.wVersion)!=1|HIBYTE(wsadata.wVersion)!=1) WSACleanup(); Return;/創(chuàng)建套接字SOCKET sockSrv=socket (AF-INET,SOCK-STREAM,0);SOCKADDR-IN addrSrv;addrSrv.sin-addr.S-un.S-addr=hotonl(INADDR-ANY);addrSrv.sin-family=AF-INET;addrSrv.sin-port=htons(6000)/向服務器發(fā)出連接請求Connect (sockClient ,(SOCKADDR*)&addrSrv ,sizeof(SOCKADDR);/接受數(shù)據(jù)Char recvBuf100;Recv(sockClient , recvBuf ,100 ,0);Printf(“%sn”,recvBuf);/發(fā)送數(shù)據(jù)Send(sockClient ,” This is lisi ”, strlen(“This in lisi”)+1 ,0);/關閉套接字Closesocket(sockConn);WSACLeanup() ;結(jié)論 在此設計中僅僅適合于數(shù)量少的計算機間的通信，其中一個缺陷是，當多臺計算機同時進行通信時，會照成網(wǎng)絡擁塞，可能導致消息傳輸中丟失，此設計沒有做出解決的方案，