UDPTCP客户服务员程序设计Word文档格式.docx

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/*32位IP地址，网络字节顺序*/

charsin_zero[8];

/*保留*/

}

（c）套接字类型

TCP/IP的socket提供下列三种类型套接字。

流式套接字（SOCK_STREAM）

提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复地发送，且按发送顺序接收。

内设流量控制，避免数据流超限；

数据被看作是字节流，无长度限制。

文件传送协议（FTP）即使用流式套接字。

数据报式套接字（SOCK_DGRAM）

提供了一个无连接服务。

数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。

网络文件系统（NFS）使用数据报式套接字。

原始式套接字（SOCK_RAW）

该接口允许对较低层协议，如IP、ICMP直接访问。

常用于检验新的协议实现或访问现有服务中配置的新设备。

（d）基本套接字系统调用

为了更好地说明套接字编程原理，下面给出几个基本套接字系统调用说明。

（1）创建套接字──socket（）

应用程序在使用套接字前，首先必须拥有一个套接字，系统调用socket（）向应用程序提供创建套接字的手段，其调用格式如下：

SOCKETsocket（intaf,inttype,intprotocol）;

该调用要接收三个参数：

af、type、protocol。

参数af指定通信发生的区域，UNIX系统支持的地址族有：

AF_UNIX、AF_INET、AF_NS等，而DOS、WINDOWS中仅支持AF_INET，它是网际网区域。

因此，地址族与协议族相同。

参数type描述要建立的套接字的类型。

参数protocol说明该套接字使用的特定协议，如果调用者不希望特别指定使用的协议，则置为0，使用默认的连接模式。

根据这三个参数建立一个套接字，并将相应的资源分配给它，同时返回一个整型套接字号。

因此，socket（）系统调用实际上指定了相关五元组中的“协议”这一元。

（2）指定本地地址──bind（）

当一个套接字用socket（）创建后，存在一个名字空间（地址族）,但它没有被命名。

bind（）将套接字地址（包括本地主机地址和本地端口地址）与所创建的套接字号联系起来，即将名字赋予套接字，以指定本地半相关。

其调用格式如下：

intbind（SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen）;

参数s是由socket（）调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。

参数name是赋给套接字s的本地地址（名字），其长度可变，结构随通信域的不同而不同。

namelen表明了name的长度。

如果没有错误发生，bind（）返回0。

否则返回值SOCKET_ERROR。

地址在建立套接字通信过程中起着重要作用，作为一个网络应用程序设计者对套接字地址结构必须有明确认识。

（3）建立套接字连接──connect（）与accept（）

这两个系统调用用于完成一个完整相关的建立，其中connect（）用于建立连接。

无连接的套接字进程也可以调用connect（），但这时在进程之间没有实际的报文交换，调用将从本地操作系统直接返回。

这样做的优点是程序员不必为每一数据指定目的地址，而且如果收到的一个数据报，其目的端口未与任套接字建立“连接”，便能判断该端口不可操作。

而accept（）用于使服务器等待来自某客户进程的实际连接。

connect（）的调用格式如下：

intconnect（SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen）;

参数s是欲建立连接的本地套接字描述符。

参数name指出说明对方套接字地址结构的指针。

对方套接字地址长度由namelen说明。

如果没有错误发生，connect（）返回0。

在面向连接的协议中，该调用导致本地系统和外部系统之间连接实际建立。

由于地址族总被包含在套接字地址结构的前两个字节中，并通过socket（）调用与某个协议族相关。

因此bind（）和connect（）无须协议作为参数。

accept（）的调用格式如下：

SOCKETaccept（SOCKETs,structsockaddrFAR*addr,intFAR*addrlen）;

参数s为本地套接字描述符，在用做accept（）调用的参数前应该先调用过listen（）。

addr指向客户方套接字地址结构的指针，用来接收连接实体的地址。

addr的确切格式由套接字创建时建立的地址族决定。

addrlen为客户方套接字地址的长度（字节数）。

如果没有错误发生，accept（）返回一个SOCKET类型的值，表示接收到的套接字的描述符。

否则返回值INVALID_SOCKET。

accept（）用于面向连接服务器。

参数addr和addrlen存放客户方的地址信息。

调用前，参数addr指向一个初始值为空的地址结构，而addrlen的初始值为0；

调用accept（）后，服务器等待从编号为s的套接字上接受客户连接请求，而连接请求是由客户方的connect（）调用发出的。

当有连接请求到达时，accept（）调用将请求连接队列上的第一个客户方套接字地址及长度放入addr和addrlen，并创建一个与s有相同特性的新套接字号。

新的套接字可用于处理服务器并发请求。

四个套接字系统调用，socket（）、bind（）、connect（）、accept（），可以完成一个完全五元相关的建立。

socket（）指定五元组中的协议元，它的用法与是否为客户或服务器、是否面向连接无关。

bind（）指定五元组中的本地二元，即本地主机地址和端口号，其用法与是否面向连接有关：

在服务器方，无论是否面向连接，均要调用bind（）；

在客户方，若采用面向连接，则可以不调用bind（），而通过connect（）自动完成。

若采用无连接，客户方必须使用bind（）以获得一个唯一的地址。

以上讨论仅对客户/服务器模式而言，实际上套接字的使用是非常灵活的，唯一需遵循的原则是进程通信之前，必须建立完整的相关。

（4）监听连接──listen（）

此调用用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。

listen（）需在accept（）之前调用，其调用格式如下：

intlisten（SOCKETs,intbacklog）;

参数s标识一个本地已建立、尚未连接的套接字号，服务器愿意从它上面接收请求。

backlog表示请求连接队列的最大长度，用于限制排队请求的个数，目前允许的最大值为5。

如果没有错误发生，listen（）返回0。

否则它返回SOCKET_ERROR。

listen（）在执行调用过程中可为没有调用过bind（）的套接字s完成所必须的连接，并建立长度为backlog的请求连接队列。

调用listen（）是服务器接收一个连接请求的四个步骤中的第三步。

它在调用socket（）分配一个流套接字，且调用bind（）给s赋于一个名字之后调用，而且一定要在accept（）之前调用。

（5）数据传输──send（）与recv（）

当一个连接建立以后，就可以传输数据了。

常用的系统调用有send（）和recv（）。

send（）调用用于在参数s指定的已连接的数据报或流套接字上发送输出数据，格式如下：

intsend（SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags）;

参数s为已连接的本地套接字描述符。

buf指向存有发送数据的缓冲区的指针，其长度由len指定。

flags指定传输控制方式，如是否发送带外数据等。

如果没有错误发生，send（）返回总共发送的字节数。

ecv（）调用用于在参数s指定的已连接的数据报或流套接字上接收输入数据，格式如下：

intrecv（SOCKETs,charFAR*buf,intlen,intflags）;

参数s为已连接的套接字描述符。

buf指向接收输入数据缓冲区的指针，其长度由len指定。

flags指定传输控制方式，如是否接收带外数据等。

如果没有错误发生，recv（）返回总共接收的字节数。

如果连接被关闭，返回0。

否则它返回SOCKET_ERROR。

（6）输入/输出多路复用──select（）

select（）调用用来检测一个或多个套接字的状态。

对每一个套接字来说，这个调用可以请求读、写或错误状态方面的信息。

请求给定状态的套接字集合由一个fd_set结构指示。

在返回时，此结构被更新，以反映那些满足特定条件的套接字的子集，同时，select（）调用返回满足条件的套接字的数目，其调用格式如下：

intselect（intnfds,fd_setFAR*readfds,fd_setFAR*writefds,

fd_setFAR*exceptfds,conststructtimevalFAR*timeout）;

参数nfds指明被检查的套接字描述符的值域，此变量一般被忽略。

参数readfds指向要做读检测的套接字描述符集合的指针，调用者希望从中读取数据。

参数writefds指向要做写检测的套接字描述符集合的指针。

exceptfds指向要检测是否出错的套接字描述符集合的指针。

timeout指向select（）函数等待的最大时间，如果设为NULL则为阻塞操作。

select（）返回包含在fd_set结构中已准备好的套接字描述符的总数目，或者是发生错误则返回SOCKET_ERROR。

（7）关闭套接字──closesocket（）

closesocket（）关闭套接字s，并释放分配给该套接字的资源；

如果s涉及一个打开的TCP连接，则该连接被释放。

closesocket（）的调用格式如下：

BOOLclosesocket（SOCKETs）;

参数s待关闭的套接字描述符。

如果没有错误发生，closesocket（）返回0。

2、用于无连接协议（如UDP）的SOCKET系统调用流程框图：

3、用于面向连接协议（如TCP）的SOCKET系统调用流程框图：

四、实验步骤

练习一：

使用UDP协议的无连接客户-服务员程序设计。

根据实验原理中介绍的内容，设计一个无连接的客户-服务员系统，实现二者之间的数

据传递。

下面是一个简单的UDP客户-服务员程序的实例，作为参考。

说明：

下述服务员程序已经在服务器端运行，在仿真机端仅需编写相应的客户程序并运行。

#include<

stdio.h>

winsock.h>

#defineSERV_UDP_PORT6000/*服务员进程端口号，视具体情况而定*/

#defineSERV_HOST_ADDR"

10.60.46.58"

/*服务员地址，视具体情况而定*/

/*宏定义用来打印错误消息*/

#definePRINTERROR（s）\

fprintf（stderr,"

\n%:

%d\n"

s,WSAGetLastError（））

////////////////////////////////////////////////////////////

//数据报通信的服务员端子程序//

voidDatagramServer（shortnPort）

{

SOCKETtheSocket;

/*创建一个数据报类型的socket*/

theSocket=socket（AF_INET,//地址族

SOCK_DGRAM,//socket类型

IPPROTO_UDP）;

//协议类型：

UDP

　/*错误处理*/

if（theSocket==INVALID_SOCKET）

PRINTERROR（"

socket（）"

）;

return;

/*填写服务员地址结构*/

SOCKADDR_INsaServer;

saServer.sin_family=AF_INET;

saServer.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;

//由WinSock指定地址

saServer.sin_port=htons（nPort）;

//服务员进程端口号

/*将服务员地址与已创建的socket绑定*/

intnRet;

nRet=bind（theSocket,//Socket描述符

（LPSOCKADDR）&

saServer,//服务员地址

sizeof（structsockaddr）//地址长度

）;

/*错误处理*/

if（nRet==SOCKET_ERROR）

bind（）"

closesocket（theSocket）;

/*等待来自客户端的数据*/

SOCKADDR_INsaClient;

charszBuf[1024];

intnLen;

while

（1）

/*准备接收数据*/

memset（szBuf,0,sizeof（szBuf））;

nRet=recvfrom（theSocket,//已绑定的socket

szBuf,//接收缓冲区

sizeof（szBuf）,//缓冲区大小

0,//Flags

saClient,//接收客户端地址的缓冲区

&

nLen）;

//地址缓冲区的长度

/*打印接收到的信息*/

printf（"

\nDatareceived:

%s"

szBuf）;

/*发送数据给客户端*/

strcpy（szBuf,"

FromtheServer"

sendto（theSocket,//已绑定的socket

szBuf,//发送缓冲区

strlen（szBuf）,//发送数据的长度

saClient,//目的地址

nLen）;

//地址长度

//数据报服务员端主程序//

voidmain（）

WORDwVersionRequested=MAKEWORD（1,1）;

WSADATAwsaData;

shortnPort;

nPort=SERV_UDP_PORT;

/*初始化Winsock*/

nRet=WSAStartup（wVersionRequested,&

wsaData）;

if（wsaData.wVersion!

=wVersionRequested）

\nWrongversion\n"

/*调用数据服务员子程序*/

DatagramServer（nPort）;

/*结束WinSock*/

WSACleanup（）;

上述服务员程序已经在服务器端运行，请学生认真阅读分析后，然后根据实验原理二

中介绍的内容，在仿真机端编写相应的无连接的客户端程序并运行。

从而实现客户和服务

器间的数据传输。

在仿真机一端运行客户端进程，在监控机端捕获数据并进行分析。

练习二：

使用TCP协议的面向连接的客户-服务员程序设计。

根据实验原理中介绍的内容，设计一个面向连接的客户-服务员系统，实现二者之间的

数据传递。

下面是一个简单的TCP客户-服务员程序的服务员程序：

面向连接的服务员程序：

PROCESS.H>

windows.h>

sys/types.h>

fcntl.h>

wsipx.h>

wsnwlink.h>

#defineSERV_TCP_PORT6000/*服务员进程端口号，视具体情况而定*/

10.60.46.40"

/*服务员IP，视具体情况而定*/

intsockfd;

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//线程用来处理客户端的请求//

//服务员主进程每与某客户端建立一个连接之后，便启动一个新的线程来处理接下//

//客户端的请求，参数为服务员与该客户端的连接点：

socket//

DWORDClientThread（void*pVoid）

/*接收来自客户端的数据信息*/

nRet=recv（（SOCKET）pVoid,//与客户端连接的socket

sizeof（szBuf）,//缓冲区长度

0）;

//Flags

if（nRet==INVALID_SOCKET）

recv（）"

closesocket（sockfd）;

closesocket（（SOCKET）pVoid）;

return0;

/*显示接收到的数据*/

%s\n"

//发送内容

nRet=send（（SOCKET）pVoid,//与客户端连接的socket

szBuf,//数据缓冲区

strlen（szBuf）,//数据长度

/*结束连接，释放socket*/

//////////////////////////////////////////////////////////////

//服务员主程序：

//

//在一个众所周知的端口上等待客户的连接请求//

//有请求到来时建立与客户端的连接，并启动一个线程处理该请求//

intmain（）

intclilen;

intpHandle=-1;

structsockaddr_inserv_addr;

SOCKETsocketClient;

DWORDThreadAddr;

HANDLEdwClientThread;

SOCKADDR_INSockAddr;

/*初始化WinsockAPI，即连接Winsock库*/

WORDwVersionRequested=MAKEWORD（1,1）;

if（WSAStartup（wVersionRequested,&

wsaData））{

WSAStartupfailed%s\n"

WSAGetLastError（））;

return-1;

/*打开一个TCPSOCKET*/

if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））<

0）

se