课程设计局域网聊天程序设计Word下载.docx
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关键词:
局域网聊天;
SocketsAPI;
C/S构架;
WindowsMFC
Abstract
Gradually,real-timecommunicatesoftwarearechangingourwayofcommunication.Nomatterhawcloseathandorhowfarbyvastoceanspeopleareseparated,theyjustcanchatbetweenmouseandkeyboard.Networkchattingprogramhasagradualimportantinfluenceonourlife.
Allofusareusedtochattingwithfriendsfromalloverthecountrybysomepopularchattools,suchasICQ,QQ,MSN.However,thesechattoolsmustrelyonsupportofInternet.WithoutInternet,theyareuseless.Basedonthiskindofsituation,doyoueverthoughtthatunitstaffanddormitoryroommatescouldenjoythehappinessofLANchateasilywithoutlogginginInternet?
Relyingonthisidea,it'
snecessarytodesignakindofLANchattool.
ThisarticlediscusseshowtodesignanddevelopaLANchattingprograminWindowsenvironment.ThenetworkcommunicationpartdependsonthepopularTCP/IPprotocol.SoftwareisbasedonC/Sarchitecture.NetworkcommunicationisdevelopedwithSocket.UIisdesignedwithWindowsMFCframe.Thearticledescribesaconcisechartsoftwareversion,withthefunctionofloggingin/out,addingfriendtolist,sending/receivingmessageandsoon.
Keywords:
LANchatting;
C/Sarchitecture;
WindowsMFCframe
引言
在网络越来越发达的今天,人们对网络的依赖性也越来越大,由此而产生的聊天工具也越来越多,如MSN、QQ、ICQ等,然而这些聊天工具如果没有了Internet的支持的话人们将无法使用他们进行聊天交流,即使通信双方在同一个局域网中也一样。
本次课程设计的内容就是一种局域网聊天软件,它无需Internet的支持,可以让用户们不用出内网就能自由聊天。
1设计目的
本次课程设计运用TCP/IP、Socket多线程编程,用VC++6.0实现局域网内多用户的聊天功能。
2功能描述
本系统是类似于QQ的局域网聊天软件,包括服务器端和客户端程序,采用TCP/IP、Socket多线程编程,主要功能有:
局域网内的客户可实时进行聊天;
每个客户既是聊天的发起端,又是接收端,实现了多点同时聊天。
3WindowsSocket网络编程的研究
3.1TCP/IP体系结构
3.1.1TCP/IP简介
TCP/IP作为Internet的核心协议,通过近二十多年的发展已日渐成熟,并被广泛应用于局域网和广域网中,目前已成为事实上的国际标准。
TCP/IP协议集确立了Internet的技术基础。
TCP/IP协议主要作用于OSI网络参考模型中的网络层(第3层)、传输层(第4层)和应用层(第7层)。
数据链路层(第2层)的功能主要应用于其它协议如以太网(Ethernet)、ATM、帧中继(FrameRelay),以及多数供应商特定协议等。
TCP/IP充分支持所有通用第2层协议。
TCP/IP组中的应用程序通常直接运行于传输层协议TCP或UDP上面,并不需要表示层(第6层)和会话层(第5层)的支持。
3.1.2TCP/IP的特点
TCP/IP协议的核心部分是传输层协议(TCP、UDP),网络层协议(IP)和物理接口层,这三层通常是在操作系统内核中设计。
因此用户一般不涉及。
编程时,编程界面有两种形式:
一、是由内核心直接提供的系统调用;
二、使用以库函数方式提供的各种函数。
前者为核内设计,后者为核外设计。
用户服务要通过核外的应用程序才能设计,所以要使用套接字(socket)来设计。
3.2基本套接字
下面给出几个基本的套接字,这些套接字的使用贯穿了网络编程的始末,主导了数据通信的过程。
这将在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。
3.2.1创建套接字——socket()
功能:
使用前创建一个新的套接字
格式:
SOCKETPASCALFARsocket(intaf,inttype,intprocotol);
参数:
af:
通信发生的区域
type:
要建立的套接字类型
procotol:
使用的特定协议
3.2.2指定本地地址——bind()
将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。
intPASCALFARbind(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);
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)。
其它:
没有错误,bind()返回0,否则SOCKET_ERROR
地址结构说明:
structsockaddr_in
{
shortsin_family;
//AF_INET
u_shortsin_port;
//16位端口号,网络字节顺序
structin_addrsin_addr;
//32位IP地址,网络字节顺序
charsin_zero[8];
//保留
}
3.2.3建立套接字连接——connect()和accept()
共同完成连接工作
intPASCALFARconnect(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);
SOCKETPASCALFARaccept(SOCKETs,structsockaddrFAR*name,intFAR*addrlen);
同上
3.2.4监听连接——listen()
用于面向连接服务器,表明它愿意接收连接。
intPASCALFARlisten(SOCKETs,intbacklog);
3.2.5数据传输——send()与recv()
数据的发送与接收
intPASCALFARsend(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags);
intPASCALFARrecv(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags);
buf:
指向存有传输数据的缓冲区的指针。
3.2.6多路复用——select()
用来检测一个或多个套接字状态。
intPASCALFARselect(intnfds,fd_setFAR*readfds,fd_setFAR*writefds,
fd_setFAR*exceptfds,conststructtimevalFAR*timeout);
readfds:
指向要做读检测的指针
writefds:
指向要做写检测的指针
exceptfds:
指向要检测是否出错的指针
timeout:
最大等待时间
3.2.7关闭套接字——closesocket()
关闭套接字s
BOOLPASCALFARclosesocket(SOCKETs)。
3.3客户机/服务器模式
在TCP/IP网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/服务器模式(Client/Servermodel)。
该模式的建立基于以下两点:
1、非对等作用;
2、通信完全是异步的。
客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式:
首先服务器方要先启动,并根据请示提供相应服务,过程如下所示:
(1)打开一通信通道并告知本地主机,它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。
(2)等待客户请求到达该端口。
(3)接收到重复服务请求,处理该请求并发送应答信号。
(4)返回第二步,等待另一客户请求。
(5)关闭服务器。
客户方:
(1)打开一通信通道,并连接到服务器所在主机的特定端口。
(2)向服务器发送服务请求报文,等待并接收应答;
继续提出请求。
(3)请求结束后关闭通信通道并终止。
3.4WINDOWSSOCKETS程序设计
3.4.1WINDOWSSOCKETSAPI简介
VC++对网络编程的支持有socket支持,WinInet支持,MAPI和ISAPI支持等。
其中,WindowsSocketsAPI是TCP/IP网络环境里,也是Internet上进行开发最为通用的API。
最早美国加州大学Berkeley分校在UNIX下为TCP/IP协议开发了一个API,这个API就是著名的BerkeleySocket接口(套接字)。
在桌面操作系统进入Windows时代后,仍然继承了Socket方法。
在TCP/IP网络通信环境下,Socket数据传输是特殊的I/O,它也相当于文件描述符,具有一个类似于打开文件的函数调用-socket()。
可以这样理解:
Socket实际上是一个通信端点,通过它,用户的Socket程序可以通过网络和其他的Socket应用程序通信。
Socket存在于一个"
通信域"
(为描述一般的线程如何通过Socket进行通信而引入的抽象概念)里,并且与另一个域的Socket交换数据。
Socket有三类。
第是SOCK_STREAM(流式),提供面向连接的可靠的通信服务,比如telnet,http。
第二种是SOCK_DGRAM(数据报),提供无连接不可靠的通信,比如UDP。
第三种是SOCK_RAW(原始),主要用于协议的开发和测试,支持通信底层操作,比如对IP和ICMP的直接访问。
3.4.2WINDOWSSOCKETS机制
(1)异步选择机制:
WINDOWSSOCKETS的异步选择函数提供了消息机制的网络事件选择,当使用它登记网络事件发生时,应用程序相应窗口函数将收到一个消息,消息中指示了发生的网络事件,以及与事件相关的一些信息。
WINDOWSSOCKETS提供了一个异步选择函数WSAAsyncSelect(),用它来注册应用程序感兴趣的网络事件,当这些事件发生时,应用程序相应的窗口函数将收到一个消息。
函数结构如下:
intPASCALFARWSAAsyncSelect(SOCKETs,HWNDhWnd,unsignedintwMsg,long
lEvent);
参数说明:
hWnd:
窗口句柄
wMsg:
需要发送的消息
lEvent:
事件(以下为事件的内容)
值:
含义:
FD_READ期望在套接字上收到数据(即读准备好)时接到通知
FD_WRITE期望在套接字上可发送数据(即写准备好)时接到通知
FD_OOB期望在套接字上有带外数据到达时接到通知
FD_ACCEPT期望在套接字上有外来连接时接到通知
FD_CONNECT期望在套接字连接建立完成时接到通知
FD_CLOSE期望在套接字关闭时接到通知
例如:
我们要在套接字读准备好或写准备好时接到通知,语句如下:
rc=WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE);
如果我们需要注销对套接字网络事件的消息发送,只要将lEvent设置为0。
(2)异步请求函数
在BerkeleySockets中请求服务是阻塞的,WINDOWSSICKETS除了支持这一类函数外,还增加了相应的异步请求函数(WSAAsyncGetXByY();
)。
(3)阻塞处理方法
WINDOWSSOCKETS为了设计当一个应用程序的套接字调用处于阻塞时,能够放弃CPU让其它应用程序运行,它在调用处于阻塞时便进入一个叫“HOOK”的例程,此例程负责接收和分配WINDOWS消息,使得其它应用程序仍然能够接收到自己的消息并取得控制权。
WINDOWS是非抢先的多任务环境,即若一个程序不主动放弃其控制权,别的程序就不能执行。
因此在设计WINDOWSSOCKETS程序时,尽管系统支持阻塞操作,但还是反对程序员使用该操作。
但由于SUN公司下的BerkeleySockets的套接字默认操作是阻塞的,WINDOWS作为移植的SOCKETS也不可避免对这个操作支持。
在WINDOWSSOCKETS设计中,对于不能立即完成的阻塞操作做如下处理:
DLL初始化→循环操作。
在循环中,它发送任何WINDOWS消息,并检查这个WINDOWSSOCKETS调用是否完成,在必要时,它可以放弃CPU让其它应用程序执行(当然使用超线程的CPU就不会有这个麻烦了)。
我们可以调用WSACancelBlockingCall()函数取消此阻塞操作。
在WINDOWSSOCKETS中,有一个默认的阻塞处理例程BlockingHook()简单地获取并发送WINDOWS消息。
如果要对复杂程序进行处理,WINDOWSSOCKETS中还有WSASetBlockingHook()提供用户安装自己的阻塞处理例程能力;
与该函数相对应的则是SWAUnhookBlockingHook(),它用于删除先前安装的任何阻塞处理例程,并重新安装默认的处理例程。
请注意,设计自己的阻塞处理例程时,除了函数WSACancelBlockingHook()之外,它不能使用其它的WINDOWSSOCKETSAPI函数。
在处理例程中调用WSACancelBlockingHook()函数将取消处于阻塞的操作,它将结束阻塞循环。
(4)出错处理
WINDOWSSOCKETS为了和以后多线程环境(WINDOWS/UNIX)兼容,它提供了两个出错处理函数来获取和设置当前线程的最近错误号。
(WSAGetLastEror()和WSASetLastError())
(5)启动与终止
使用函数WSAStartup()和WSACleanup()启动和终止套接字。
4网络通信模块分析
4.1网络通信程序设计过程
图4-1面向连接的套接字的系统调用流程图
在调用了Windowssockets的启动函数WSACleanup()之后才能进行其他的Socket系统调用,但启动函数WSAStartup()是为了建立与WindowsSocketsDLL的连接,因此在VC++6.0所建立工程的工程设置中的连接的库模块必须进行设置,在其中的link栏内的对象/库模块中加入“Ws2_32.lib”,才能真正建立建立与WindowsSocketsDLL的连接。
其他的Socket系统调用包括创建Socket、将创建的Socket与本地端口绑定、建立Socket连接服务器、监听是否有连接、请求数据的可控缓冲发送和可控缓冲接收,到最后关闭Socket。
具体流程图如1所示。
首先在服务器方,利用socket()函数建立流式套接字,返回套接字号s,接着利用bind()函数将套接字s与本地地址绑定,紧接着利用listen(0函数通知TCP,监听客户方,服务器准备接收连接,没有连接的话,服务器方通过closesocket()关闭套接字s,服务结束。
有连接的话,在客户方,通过socket()函数建立流式套接字s,此时在服务器方,建立连接,通过accept()返回,得到新的套接字ns,客户方通过connect()将套接字s与远程地址连接,此时服务器方/客户方在ns/s上读/写数据,直到交换完成。
交换完成后,服务器方/客户方关闭套接字ns/s,最后服务器方通过closesocket()关闭最初套接字s,服务结束。
具体设计过程如图4-1所示,具体设计代码将会在后面介绍。
4.2网络通信程序设计核心代码分析
4.2.1通信设计代码分析
先分析服务器端。
首先定义初始化网络函数,也就是WINDOWSSOCKETS的启动
在所有WINDOWSSOCKETS函数中,只有启动函数WSAStartup()和终止函数WSACleanup()是必须使用的。
启动函数必须是第一个使用的函数,而且它允许指定WINDOWSSOCKETSAPI的版本,并获得SOCKETS的特定的一些技术细节。
本结构如下:
intPASCALFARWSAStartup(WORDwVersionRequested,LPWSADATAlpWSAData);
其中wVersionRequested保证SOCKETS可正常运行的DLL版本,如果不支持,则返回错误信息。
设计代码如下,主要是进行WSAStartup()函数的调用
WORDwVersionRequested;
//定义版本信息变量
WSADATAwsaData;
//定义数据信息变量
interr;
//定义错误号变量
wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);
//给版本信息赋值
err=WSAStartup(wVersionRequested,&
wsaData);
//给错误信息赋值
if(err!
=0)
{
return;
//告诉用户找不到合适的版本
}
//确认WINDOWSSOCKETSDLL支持1.1版本
//DLL版本可以高于1.1
//系统返回的版本号始终是最低要求的1.1,即应用程序与DLL中可支持的最低版本号
if(LOBYTE(wsaData.wVersion)!
=1||HIBYTE(wsaData.wVersion)!
=1)
WSACleanup();
//WINDOWSSOCKETSDLL被进程接受,可以进入下一步操作
既然启动了到最后就需要调用WSACleanup()函数来终止,关闭函数使用时,任何打开并已连接的SOCK_STREAM套接字被复位,但那些已由closesocket()函数关闭的但仍有未发送数据的套接字不受影响,未发送的数据仍将被发送。
程序运行时可能会多次调用WSAStartuo()函数,但必须保证每次调用时的wVersionRequested的值是相同的。
接着是创建服务器端套接字,主要代码如下:
SOCKETServerSock;
//服务器端Socket
ServerSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
if(ServerSock==INVALID_SOCKET)
MessageBox("
创建套接字失败!
"
);
closesocket(ServerSock);
WSACleanup();
returnFALSE;
套接字创建好之后就是与本地地址绑定:
sockaddr_inlocaladdr;
localaddr.sin_family=AF_INET;
localaddr.sin_port=htons(8888);
file:
//端口号不要与其他应用程序冲突
localaddr.sin_addr.s_addr=0;
if(bind(ServerSock,(structsockaddr*)&
localaddr,sizeof(sockaddr))
==SOCKET_ERROR)
绑定地址失败!
接下来就是对SOCKET的设置,本程序使用的数据传输模式是异步非阻塞模式,设置好之后就是监听客户端信息,主要代码如下
if(WSAAsyncSelect(ServerSock,m_hWnd,NETWORK_EVENT,
FD_ACCEPT|FD_CLOSE|FD_READ|FD_WRITE)==SOCKET_ERROR)
注册网络异步事件失败!
listen(ServerSock,5);
//设置侦听模式
returnTRUE;
其中m_hWnd为应用程序的主对话框或主窗口的句柄。
这就要说到网络异步函数的回调函数,主要代码内容如下:
OnNetEvent(WPARAMwParam,LPARAMlParam){
//调用WinsockAPI函数,得到网络事件类型
intiEvent=WSAGETSELECTEVENT(lParam);
//调用WinsockAPI函数,得到发生此事件的客户端套接字
SOCKETCurSock=(SOCKET)wParam;
switch(iEvent)
caseFD_ACCEPT:
/
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