基于UDP协议的网络聊天程序设计.docx
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基于UDP协议的网络聊天程序设计.docx
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基于UDP协议的网络聊天程序设计
基于UDP协议的网络聊天程序设计
学生姓名:
XX指导老师:
XX
摘要本课程设计是是基于UDP协议的网络聊天程序设计,UDP协议是无连接的协议,是TCP/IP协议的一种分层协议。
通过本设计进一步掌握利用VisualC++进行程序设计的能力和运用面向对象程序设计的思想和方法,初步掌握开发一个小型实用系统的基本方法,理解Windows程序的运行过程。
本设计实现的聊天工具要求在MicrosoftVisualC++6.0上,编写一个程序,采用C/S模式,模拟网络上的聊天软件,实现在局域网上两台主机之间的通信。
且经过测试,该聊天程序能够正常运行,实现了设计目标。
关键词UDP协议;客户机/服务器;网络聊天
1引言
现在是网络的世界,网络发展的不可估量了,它可以包括我们生活中的方方面面,小到上网浏览新闻、上网购物,大到网上理财、网上会议,可以说网络把我们的世界变小了,即使在海角天边,只要有网络的地方我们就可以随时联系。
最简单的形式就是进行网络聊天了,比如QQ、MSN等等很简单的聊天工具,可以随时拉近你我的距离。
本设计将基于UDP协议和局域网环境,实现一个即时聊天程序。
1.1本文主要内容
本文第二节介绍了UDP协议和客户机/服务器模式基本原理,第三节详细描述了设计思路和流程,第四节为本次课程设计的总结。
1.2设计平台
MicrosoftVisualC++6.0,简称VC或者VC6.0,是微软推出的一款C++编译器,将“高级语言”翻译为“机器语言(低级语言)”的程序。
VisualC++是一个功能强大的可视化软件开发工具。
自1993年Microsoft公司推出VisualC++1.0后,随着其新版本的不断问世,VisualC++已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。
虽然微软公司推出了VisualC++.NET(VisualC++7.0),但它的应用有很大的局限性,只适用于Windows2000、WindowsXP和WindowsNT4.0。
所以实际中,更多的是以VisualC++6.0为平台。
VisualC++6.0由Microsoft开发,它不仅是一个C++编译器,而且是一个基于Windows操作系统的可视化集成开发环境(integrateddevelopmentenvironment,IDE)。
VisualC++6.0由许多组件组成,包括编辑器、调试器以及程序向导AppWizard、类向导ClassWizard等开发工具。
这些组件通过一个名为DeveloperStudio的组件集成为和谐的开发环境。
Microsoft的主力软件产品。
VisualC++是一个功能强大的可视化软件开发工具。
自1993年Microsoft公司推出VisualC++1.0后,随着其新版本的不断问世,VisualC++已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。
虽然微软公司推出了VisualC++.NET(VisualC++7.0),但它的应用的很大的局限性,只适用于Windows2000,WindowsXP和WindowsNT4.0。
所以实际中,更多的是以VisualC++6.0为平台。
2设计原理
2.1UDP协议原理
UDP协议的全称是用户数据报协议,在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包,是一种无连接的协议。
在OSI模型中,在第四层——传输层,处于IP协议的上一层。
UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点,也就是说,当报文发送之后,是无法得知其是否安全完整到达的。
UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。
包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。
UDP协议从问世至今已经被使用了很多年,虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖,但是即使是在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。
UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议,它主要用于不要求分组顺序到达的传输中,分组传输顺序的检查与排序由应用层完成,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
UDP协议基本上是IP协议与上层协议的接口。
UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。
与所熟知的TCP(传输控制协议)协议一样,UDP协议直接位于IP(网际协议)协议的顶层。
根据OSI(开放系统互连)参考模型,UDP和TCP都属于传输层协议。
UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式。
一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。
每一个数据包的前8个字节用来包含报头信息,剩余字节则用来包含具体的传输数据。
UDP是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接(当然发送数据结束时也没有连接可释放)因此减少了开销和发送数据之前的时延。
UDP使用的是尽最大努力交付,即不保证可靠交付,因此主机不需要维持复杂的连接状态表。
UDP是面向报文的。
发送方的UDP对应程序交下来的报文,在添加首部后就向下交付给IP层。
UDP对应用层交下来的报文,既不合并,也不拆分,而是保留这些报文的边界。
UDP是定义用来在互连网络环境中提供数据报交换的计算机通信的协议。
此协议默认是IP下层协议。
此协议提供了向另一用户程序发送信息的最简便的协议机制,不需要连接确认和保护复制,所以在软件实现上比较简单,需要的内存空间比起TCP相对较小。
UDP包头由4个域组成,其中每个域各占用2个字节。
(1)源端口号(16位):
UDP数据包的发送方使用的端口号。
(2)目标端口号(16位):
UDP数据包的接收方使用的端口号。
UDP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道。
UDP和rap协议正是采用这一机制,实现对同一时刻内多项应用同时发送和接收数据的支持。
(3)数据报长度(16位)。
数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总的字节数。
理论上,包含报头在内的数据包的最大长度为65535字节。
不过,一些实际应用往往会限制数据包的大小,有时会降低到8192字节。
(4)校验值(16位)。
UDP协议使用包头中的校验值来保证数据的安全。
2.2客户机/服务器模式
由于这次课程设计是实现点到点的可靠连接,所以在此使用UDP连接方式。
在这个连接中,双方分为客户和服务器,他们各自的功能不同。
客户机一方,UDP应用程序功能如下:
(1)打开通信信道(申请一套接字),并连接到服务器在主机的保留端口,该端口对应服务器的UDP进程。
(2)向服务器发出请求报文,等待接收应答。
(3)从服务器方收到最终应答结果,或在不再请求时关闭信道并终止客户机进程。
服务器一方,UDP应用程序动作如下:
(1)打开通信信道(申请一套接字),通知本地主机在某一保留端口接收客户机请求。
(2)等待客户请求到达指定端口。
(3)接收到请求,启动一新进程处理用户请求,同时释放旧进程以响应新的客户请求,一旦服务完成,关闭新进程与客户的通信链路。
(4)继续等待客户机请求。
(5)如果不想响应客户机请求,关闭服务器进程。
3设计步骤
3.1总体设计思路
基于UDP协议通信和基于TCP协议的通信不同,基于UDP的消息传递更快,但不提供可靠性的保证。
也就是说,数据在传递的时候,用户无法知道数据能否正确的到达目的地主机,也不能确定数据到达目的地的顺寻是否和发送的顺序相同。
系统采用的是客户端/服务器工作模式,所以应有客户端和服务器两个类,其中客户端向服务器请求服务。
而基于UDP通信的基本模式是:
将数据打包,称为数据包,然后将数据包发往目的地。
接受别人发来的数据包,然后查看数据包的内容。
3.2功能模块调用流程设计:
双向
通信
Socket()
Bind()
ReceiveFrom()
/SendTo()
Close()
Socket()
Bind()
ReceiveFrom()
/SendTo()
Close()
图3.1程序设计流程图
其中,服务器端:
Socket(),建立流式套接字;Bind(),将套接字和服务器地址结构绑定;ReceiveFrom()/SendTo(),在套接字上接收/发送数据;Close(),关闭套接字。
客户端与服务器端同理。
3.3基于UDP的网络聊天程序实现
3.3.1基于UDP的聊天程序服务器端源程序:
//创建套接字
//第二个参数和TCP设置不同
SOCKETsockSrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
SOCKADDR_INaddrSrv;//设置服务器端套接字的地址结构的相关属性
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//设置IP
addrSrv.sin_port=htons(20000);////设置端口号
addrSrv.sin_family=AF_INET;
//将套接字和服务器地址结构绑定
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
charrecvBuf[100];
charsendBuf[100];
chartempBuf[100];
SOCKADDR_INaddrClient;
intlen=sizeof(SOCKADDR);
//从客户端接收数据
recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
if('q'==recvBuf[0])
{
sendto(sockSrv,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);
cout<<"chartend"< break;//退出循环 } //将对方发送过来的信息前段加上IP地址进行输出 sprintf(tempBuf,"%ssay%s\n",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf); cout< //将用户的键盘输入发送到对方 cout<<"Pleaseinputmessage: "< gets(sendBuf); sendto(sockSrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len); 3.3.2基于UDP的聊天程序客户端端源程序: //创建套接字 SOCKETsockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//第二个参数和TCP设置不同 SOCKADDR_INaddrSrv;//服务器地址结构 addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//服务器地址 addrSrv.sin_port=htons(20000);//服务器端口号 addrSrv.sin_family=AF_INET; cout<<"请输入发送的消息: "< gets(sendBuf);//得到用户的键盘输入 //将对方发送过来的信息前段加上IP地址进行输出 sprintf(tempBuf,"%ssay%s\n",inet_ntoa(addrSrv.sin_addr),recvBuf); cout< 3.4程序测试结果 图3.2客户端向服务器发送信息 图3.3服务器收到信息 图3.4服务器向客户端发送信息 图3.5客户端收到服务器信息 4结束语 这次计算机网络课程设计历时两个星期,让我学到了很多很多的东西。 不仅巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。 当然,在这个过程中我也遇到了很多问题,不过由于老师耐心的帮助和讲解,使我更进一步加深了对计算机网络的了解,让我对它有了更加浓厚的兴趣。 特别是当每一步成功时,心里特别的开心。 总的来说,这次设计的基于UDP协议的网络聊天程序还是比较成功的,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的辛勤指导下,终于迎刃而解,有点小小的成就感,终于觉得平时所学的知识有了实用的价值,达到了理论与实际相结合的目的,不仅学到了不少知识,而且锻炼了自己的能力,使自己对以后的路有了更加清楚的认识,同时,对未来有了更多的信心。 最后,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢! 参考文献 [1]谢希仁.计算机网络(第四版)[M].北京: 电子工业出版社,2003 [2]陆魁军等.计算机网络基础实践教程[M].北京: 清华大学出版社,2005 [3]陈坚、陈伟编著.《VisualC++网络高级编程》.北京: 人民邮电出版社,2001 [4]吴功宜、胡晓英等编著.《计算机网络课程设计》.北京: 机械工业出版社,2010.8 附件1: 首先编写服务器端程序,实现代码如下: ChatServer #include #include #pragmacomment(lib,"Ws2_32.lib") usingnamespacestd; intmain(intargc,CHAR*argv[]) { WORDwVersionRequested; WSADATAwsaData; interr; wVersionRequested=MAKEWORD(2,0); err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData); if(err! =0) { cout<<"WSAStartupError! "< return1; } if(LOBYTE(wsaData.wVersion)! =2||HIBYTE(wsaData.wVersion)! =0) {cout<<"Versionnotrignt! "< WSACleanup(); return1; } //创建套接字 //第二个参数和TCP设置不同 SOCKETsockSrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); SOCKADDR_INaddrSrv;////设置服务器端套接字的地址结构的相关属性 addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//设置IP addrSrv.sin_port=htons(20000);////设置端口号 addrSrv.sin_family=AF_INET; //将套接字和服务器地址结构绑定 bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR)); charrecvBuf[100]; charsendBuf[100]; chartempBuf[100]; SOCKADDR_INaddrClient; intlen=sizeof(SOCKADDR); while (1) { //从客户端接收数据 recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len); if('q'==recvBuf[0]) { sendto(sockSrv,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len); cout<<"chartend"< break;//退出循环 } //将对方发送过来的信息前段加上IP地址进行输出 sprintf(tempBuf,"%ssay%s\n",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf); cout< //将用户的键盘输入发送到对方 cout<<"Pleaseinputmessage: "< gets(sendBuf); sendto(sockSrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len); } closesocket(sockSrv); WSACleanup(); return0; } 下面编写聊天客户端程序,实现代码如下: Chatclient #include #include #pragmacomment(lib,"Ws2_32.lib")//静态加入一个lib文件 usingnamespacestd; intmain(intargc,CHAR*argv[]) { WORDwVersionRequested; WSADATAwsaData; interr; wVersionRequested=MAKEWORD(2,0); err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData); if(err! =0) { cout<<"WSAStartupError! "< return1; } if(LOBYTE(wsaData.wVersion)! =2||HIBYTE(wsaData.wVersion)! =0) {cout<<"Versionnotrignt! "< WSACleanup(); return1; } //创建套接字 SOCKETsockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//注意第二个参数和TCP设置不同 SOCKADDR_INaddrSrv;//服务器地址结构 addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//服务器地址 addrSrv.sin_port=htons(20000);//服务器端口号 addrSrv.sin_family=AF_INET; charrecvBuf[100]; charsendBuf[100]; chartempBuf[100]; intlen=sizeof(SOCKADDR); while (1) { cout<<"请输入发送的消息: "< gets(sendBuf);//得到用户的键盘输入 sendto(sockClient,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,len); recvfrom(sockClient,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,&len); if('q'==recvBuf[0]) { sendto(sockClient,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,len); cout<<"chartend"< break;//退出循环 } //将对方发送过来的信息前段加上IP地址进行输出 sprintf(tempBuf,"%ssay%s\n",inet_ntoa(addrSrv.sin_addr),recvBuf); cout< } closesocket(sockClient); WSACleanup(); return0; } [温馨提醒: 合同协议是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,最好找专业律师起草或审核后使用。 范文供参考,期待你的好评与关注]
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