網(wǎng)絡(luò)編程課程設(shè)計報告--基于linux網(wǎng)絡(luò)聊天室設(shè)計

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網(wǎng)絡(luò)編程課程設(shè)計報告--基于linux網(wǎng)絡(luò)聊天室設(shè)計_第1頁

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文檔簡介

1、　　基于linux網(wǎng)絡(luò)聊天室設(shè)計　　摘要：本課程設(shè)計是在Linux環(huán)境下基于Socket進行開發(fā)的。系統(tǒng)服務(wù)器端和客戶端組成。服務(wù)端程序通過共享存儲區(qū)存儲聊天數(shù)據(jù)，并發(fā)送給每個連接的客戶端。通過多路復(fù)用的子進程實現(xiàn)服務(wù)端與多個客戶端之間的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收?？梢栽趩螜C上開辟兩個窗口分別運行客戶、服務(wù)器的程序。本方案經(jīng)gcc調(diào)試器調(diào)試成功，可以在機網(wǎng)絡(luò)聊天中使用。

2、;　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)聊天；linux ；socket　　1.linux中socket的基本應(yīng)用： 　　1.1服務(wù)端建立套接字的大致步驟：　　(1）建立socket。 　　(2）bindPort 綁定特定的端口。 <p&g

3、t;　　(3）listen 監(jiān)聽特定的端口。 　　(4）accept,當有客戶端連接服務(wù)器端口時，accept接收信息，并返回新的套接字描述符，提供給操作 　　(5）根據(jù)實際需求，write,read,send,recv等操作 　　(6）關(guān)閉套接字。 　　1.2客戶端

4、大致步驟： 　　(1）創(chuàng)建socket. 　　(2）根據(jù)服務(wù)器地址，connect連接到特定服務(wù)器。 　　(3）write,read等讀寫操作。 　　(4）關(guān)閉套接字。 　　1.3 客戶/服務(wù)器模型

5、　　應(yīng)用程序之間為了能順利地進行通信，一方通常需要處于守候狀態(tài)，等待另一方請求的到來。在分布式計算中，一個應(yīng)用程序被動地等待，而另一個應(yīng)用程序通過請求啟動通信的模式就是客戶／服務(wù)器模式。客戶/服務(wù)器模型的典型運行過程包括五個主要步驟： 　　(1）服務(wù)器監(jiān)聽相應(yīng)窗口的輸入。　　(2）客戶機發(fā)出請求。 <p

6、>　　(3）服務(wù)器接收到此請求。 　　(4）服務(wù)器處理此請求，并將結(jié)果返回給客戶機。 　　(5）重復(fù)上述過程，直至完成一次會話過程任務(wù)。　　2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計　　2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

7、本系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器模型，在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通信的兩個進程間相互作用的主要模式是客戶/服務(wù)器模式（Client/Server model），即客戶向服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請求，服務(wù)器接收到請求后，提供相應(yīng)的服務(wù)?？蛻?服務(wù)器模式的建立基于以下兩點：首先，建立網(wǎng)絡(luò)的起因是網(wǎng)絡(luò)中軟硬件資源、運算能力和信息不均等，需要共享，從而造就擁有眾多資源的主機提供服務(wù)，資源較少的客戶請求服務(wù)這一非對等作用。其次，網(wǎng)間進程通信完全是異步的，相互通信的進

8、程間既不存在父子關(guān)系，又不共享內(nèi)存緩沖區(qū)，因此需要一種機制為希望通信的進程間建立聯(lián)系，為二者的數(shù)據(jù)交換提供同步，這就是客戶端/服務(wù)器模式的TCP/IP。在客戶/服務(wù)器模型中，多個相互通信的計算機都作為客戶端，與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進行連接，并通過服務(wù)器進行信息的傳遞[4]。所以多個客戶端之間的通信就變?yōu)榱丝蛻舳伺c服務(wù)端的通信。　　服務(wù)器端和客戶端的主要組成如下：

9、　服務(wù)器端：套接字創(chuàng)建函數(shù)Socket()，端口綁定函數(shù)Bind()，套接口監(jiān)聽函數(shù)Listen(),接受連接函數(shù)Accept(),數(shù)據(jù)收發(fā)函數(shù)Read()和Write(),以及套接口關(guān)閉函數(shù)Close()。　　客戶端：套接口創(chuàng)建函數(shù)Socket()，套接口連接函數(shù)Connect()，數(shù)據(jù)收發(fā)函數(shù)Read()和Write(),以及套接口關(guān)閉函數(shù)Close()。<p&

10、gt;　　2.2通信設(shè)計　　首先運行服務(wù)器端程序，通過Socket()函數(shù)會建立一個套接字，然后通過Bind()函數(shù)綁定一個端口，然后調(diào)用Listen()在套接字指定的端口上開始傾聽，利用Accept()從完全建立連接的隊列中接受一個連接，連接獲得后使用Read()和Write()函數(shù)進行通信。通信結(jié)束后調(diào)用Close()關(guān)閉套接字描述符。

11、;　　運行客戶端的程序，調(diào)用Socket()函數(shù)建立一個套接字，使用Connect()函數(shù)與服務(wù)器端進行連接，連接完成后，使用Write()和Read()與服務(wù)器端進行通信，通信結(jié)束后調(diào)用close()關(guān)閉套接字描述符。　　3.1系統(tǒng)調(diào)用相關(guān)函數(shù)　　(1)Socket()　　作用：socke

12、t函數(shù)為客戶機或服務(wù)器創(chuàng)建一個sokcet　　格式：　　int socket(int family,int type,int protocol);　　參數(shù)說明：　　Family：表示地址族，可以去

13、AF_UNLX和AF_INT。　　其中，AF_UNLX只能夠用于單一的UNIX系統(tǒng)進程間通信;AF_INT是針對Internet的，因而可以允許在遠程主機之間通信，實驗中使用AF_INT。　　Type：網(wǎng)絡(luò)程序所采用的通信協(xié)議，可以取SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM。其中，SOCK_STREAM表明使用的是TCP協(xié)議，這樣提供按順序、可靠、雙

14、向、面向連接的比特流；SOCKE_DGRAM表明使用的是UDP協(xié)議，這樣只會提供定長、不可靠、無連接的通信。　　(2)bind( )　　格式：　　int bind(int sockfd,struct sockaddr *addr,int addrlen);

15、　　參數(shù)說明：　　Sockfd：socket的文件描述符號。　　Sockaddr：表示名字所用的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來保存地址(包括IP地址和端口)　　Addrlen:設(shè)置結(jié)構(gòu)大小長度。　　(3)listen()&l

16、t;/p>　　格式：　　int listen(int sockfd, int backlog);　　作用：監(jiān)聽連接信號，和accepted函數(shù)合同。　　參數(shù)說明：　　S

17、ockfd：表示socket調(diào)用返回的文件描述符。　　Backlog：表示接入隊列允許的連接數(shù)目，大多數(shù)系統(tǒng)允許20個，也可以子定義5～10個。　　(4)accept()　　格式：　　Int accept (int sockfd, v

18、oid *addr, int *addrlen);　　作用：與listen函數(shù)合用，監(jiān)聽信息、接收客戶端請求。　　參數(shù)說明：　　Sockfd：表示socket的文件描述符。　　Addr：表示指向局部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct sockad

19、dr-in的指針。　　Addrlen：表示地址的長度。　　(5)connect()　　格式：　　int connect( int sockfd , struct sockaddr *serv_addr , int addrlen);&

20、lt;/p>　　作用：在面向連接的系統(tǒng)中客戶及連接服務(wù)器時使用，connect必須在bind后使用。　　參數(shù)作用： 　　Sockfd：表示socket的文件描述符。　　Serv-addr：表示村訪目的端口和ip地址（套接字）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。</p

21、>　　(6)send() 和 recv()　　格式1：　　Int send (int sockfd, const vod *msg,int len, int flags);　　功能：發(fā)送信息。

22、;　　格式2：　　Int recv (int sockfd , void *buf,int len, usigned int flags);　　作用：用于流式socket、數(shù)據(jù)報socket內(nèi)部之間的通信。　　(7)close( ) 和 shutdown

23、 ( )　　格式：　　Close( int sockfd)　　或 　　Int shutdown(int sockfd , int how);<b&g

24、t;　　參數(shù)說明：　　How的值為下面一種：　　0----不允許繼續(xù)接收；　　1----不允許繼續(xù)發(fā)送；　　2---不允許繼續(xù)發(fā)送和接收。　　(8)有關(guān)線程的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)pthread_create()、pth

25、read_join()　　3.2實現(xiàn)過程　　(1)監(jiān)聽連接　　利用socket、bind、listen建立連接，步驟是：　　1) 先用socket函數(shù)初始化socket，創(chuàng)建新的sockfd。

26、　　Sockfd = socket（AF_INT，SOCK_STREAM,0）　　2)此步驟涉及到IP地址及其處理過程。　　參數(shù)說明：　　inet_addr 函數(shù) INADDR_ANY　　該

27、函數(shù)把由小數(shù)點分開的十進制IP地址轉(zhuǎn)為unsinged long 類型，而在實驗中所使用的為INADDR_ANY，使用利用自已的IP地址自動填充。　　1)利用bind函數(shù)綁定端口和IP地址。　　My_addr.sin_family=AF_INET; /*將地址族類型設(shè)定好 */　　My_addr

28、.sin_port=htons(MYPORT; /* 將端口給其賦值*/　　My_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; /*用連接地址自動填充ip*/　　Bind(sockfd,(stuct sockaddr*)&my_addr,sizeof(stuct sockaddr));<

29、;p>　　/*sockfd 是分配的socket名字，my-addr則便是分配好的端口與IP，用bind綁定*/　　2)利用listen監(jiān)聽請求　　(2) 發(fā)送請求　　1)利用gethostbyname獲取主機信息。　　2)初

30、始化socket端口。　　3)利用connect函數(shù)將自己的IP地址等信息發(fā)送到主機，等待主機調(diào)用accept函數(shù)來接受請求。　　(3)主機接收請求，進行數(shù)據(jù)通信　　1)主機利用accept接收請求。　　2)創(chuàng)建子進程，顯示歡迎信息；<p&

31、gt;　　3)接收返回信息，顯示連接成功，并推出連接；　　4)關(guān)閉客戶端口socket；　　5)關(guān)閉服務(wù)端socket，結(jié)束子線程。　　4.運行結(jié)果　　(1)在編寫完TCP服務(wù)端程序server.c后，用 gcc –lpthread

32、–o server.c server 生成程序server。　　(2)在編寫完TCP客戶端程序client.c后，用gcc –lpthread –o client.c client 生成程序client　　(3)在主機上打開一窗口，運行server。　　(4)再打開另一個窗口或者在另一個主句上打開一個窗口，運行c

33、lient，輸入服務(wù)器的IP地址，并檢查器結(jié)果的正確性。　　輸入：【主】# ./server　　【從】# ./client 127.0.0.1　　輸出：【主】#server:got connection from 127.0.0.1　　(5)客戶端、服務(wù)器端窗口之間以及

34、交錯發(fā)送信息的方式相互發(fā)送和接收信息。　　1)客戶端、服務(wù)器端窗皆通過鍵盤輸入消息內(nèi)容平回車，以發(fā)送消息給對方；　　2)消息中若使用空格，則作為本條消息結(jié)束及下一條消息的開始；　　3)輸入exit則推出運行。　　開始運行后，服務(wù)器端窗口的執(zhí)行順序為：</p&g

35、t;　　鍵入”this is server”發(fā)送給客戶端,如圖（1）所示。　　圖（1）　　接收客戶端發(fā)來的”this is client”，如圖（2）所示。　　圖（2）　　3

36、)輸入exit結(jié)束。　　開始運行后，客戶端窗口的執(zhí)行順序為：　　接收服務(wù)器端發(fā)來的消息“This is server”，如圖（3）所示。　　圖(3)　　發(fā)送消息“This is client”給服務(wù)器端如圖（4）所示。</p&

37、gt;　　圖(4)　　3)鍵入exit結(jié)束。　　上述運行結(jié)果表明，客戶端與服務(wù)器端之間傳遞的消息已被對方成功接收。　　5.總結(jié)　　通過本次課程設(shè)計對Linux網(wǎng)絡(luò)聊天室的設(shè)

38、計，確實積累和總結(jié)了不少的經(jīng)驗，鍛煉了我的獨立工作和實際動手能力，加深了對計算機網(wǎng)絡(luò)中socket工作原理及其相互聯(lián)系的認識，提高了對復(fù)雜的綜合性實踐環(huán)節(jié)具有分析問題、解決問題、概括總結(jié)的實際工作能力，對網(wǎng)絡(luò)編程項目的開發(fā)、設(shè)計過程有初步認識。　　服務(wù)端源程序清單如下，文件名為server.c　　#include<stdio.h></p

39、>　　#include<stdlib.h>　　#include<errno.h>　　#include<string.h>　　#include<sys/types.h>　　#include<n

40、etinet/in.h>　　#include<sys/socket.h>　　#include<sys/wait.h>　　#include<pthread.h>　　#define MYPORT 3490<

41、;p>　　#define BACKLOG 10 　　#define MAXDATASIZE 1024　　int sockfd,new_fd;　　pthread_t accthread,recthread;　　void recmessage(void){</p

42、>　　while(1){　　int numbytes;　　char buf[MAXDATASIZE];　　if((numbytes = recv(new_fd,buf,MAXDATASIZE,0)) == -1){<p

43、>　　perror("recv");　　exit(1);　　}　　buf[numbytes] = '\0';　　if(strcmp(buf,"e

44、xit") == 0){　　printf("Client is closed\n");　　close(new_fd);　　close(sockfd);　　exit(1);<p

45、>　　}　　printf("Client:%s\n",buf);　　}　　}　　void acceptconnect(void)

46、 / *與listen函數(shù)合用，監(jiān)聽信息、接收客戶端請求*/　　{　　struct sockaddr_in their_addr;　　int sin_size;　　sin_size = sizeof(struct socka

47、ddr_in);　　if((new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&their_addr,&sin_size)) == -1){　　perror("accept");　　exit(1);</

48、p>　　}　　printf("server:got connection from %s\n",inet_ntoa(their_addr.sin_addr));　　if((pthread_create(&recthread,NULL,(void *)recmes

49、sage,NULL))!= 0){　　printf("Create thread error!\r\n");　　exit(1);　　}　　}

50、;　　int main(void){　　struct sockaddr_in my_addr;　　if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1){　　perror("socket");</p&

51、gt;　　exit(1);　　}　　my_addr.sin_family = AF_INET;　　my_addr.sin_port = htons(MYPORT);　　my_

52、addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;　　bzero(&(my_addr.sin_zero),8);　　if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1){　　perror

53、("bind");　　exit(1);　　}　　if(listen(sockfd,BACKLOG) == -1){ /*監(jiān)聽連接信號*/　　perror(&qu

54、ot;listen");　　exit(1);　　}　　if((pthread_create(&accthread,NULL,(void *)acceptconnect,NULL)) != 0){&

55、lt;p>　　printf("Create thread error!\r\n");　　exit(1);　　}　　while(1){

56、　　char msg[MAXDATASIZE];　　scanf("%s",msg);　　if(send(new_fd,msg,strlen(msg),0) == -1){　　perror("send");　　close(new_fd

57、);　　exit(1);　　}　　if(strcmp(msg,"exit") == 0){　　printf("Byebye!\n");

58、　　close(new_fd);　　close(sockfd);　　exit(1);　　}　　}

59、　　return 0;　　}　　客戶端源程序清單如下，文件名為client.c　　#include<stdio.h>　　#include<stdlib.h></p&g

60、t;　　#include<errno.h>　　#include<string.h>　　#include<netdb.h>　　#include<sys/types.h>　　#include<neti

61、net/in.h>　　#include<sys/socket.h>　　#include<pthread.h>　　#define PORT 3490　　#define MAXDATASIZE 1024

62、　int sockfd;　　pthread_t recthread;　　void recmessage(void){　　while(1){　　int numbytes;　　char buf[M

63、AXDATASIZE];　　if((numbytes = recv(sockfd,buf,MAXDATASIZE,0)) == -1){　　perror("recv");　　exit(1);　　}

64、　　buf[numbytes]='\0';　　if(strcmp(buf,"exit") == 0){　　printf("Server is closed\n");　　close(sockfd);

65、　　exit(1);　　}　　printf("Server:%s\n",buf);　　}<

66、b>　　}　　int main(int argc,char *argv[]){　　struct hostent *he;　　struct sockaddr_in their_addr;　　if(argc != 2){<

67、;p>　　fprintf(stderr,"usage:client hostname\n");　　exit(1);　　}　　if((he=gethostbyname(argv[1])) == NULL){<

68、/p>　　herror("gethostbyname");　　exit(1);　　}　　if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1){

69、　　perror("socket");　　exit(1);　　}　　their_addr.sin_family = AF_INET;

70、　their_addr.sin_port = htons(PORT);　　their_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);　　bzero(&(their_addr.sin_zero),8);　　if(connect(sockfd,(stru

71、ct sockaddr *)&their_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1)　　/*在面向連接的系統(tǒng)中客戶及連接服務(wù)器時使用*/　　{　　perror("connect");<p&

72、gt;　　exit(1);　　}　　if((pthread_create(&recthread,NULL,(void *)recmessage,NULL))!=0){　　printf("Create thread err

73、or!\r\n");　　exit(1);　　}　　while(1){　　char msg[MAXDATASIZE];<

74、;p>　　scanf("%s",msg);　　if(send(sockfd,msg,strlen(msg),0) == -1){　　perror("send");　　close(sockfd);　　exit(

75、1);　　}　　if(strcmp(msg,"exit") == 0){　　printf("Byebye!\n");　　close(sockfd);&

76、lt;p>　　exit(1);　　}　　}　　return 0;　　}<

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