实验一基于TCP套接字的文件传输客户服务器程序设计实验报告.docx
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实验一基于TCP套接字的文件传输客户服务器程序设计实验报告
2011年秋季学期《计算机网络II》实验报告
考核科目：
计算机网络II
学生所在院（系）：
计算机科学与技术学院
学生所在学科：
姓名：
学号：
实验时间：
2011年11月29日
一、问题描述
1.实验名称：
基于TCP套接字的文件传输客户服务器程序设计
2.实验目的：
掌握基于TCP套接口的网络程序设计。
掌握大规模文件传输的基本方法。
3.实验要求：
服务器程序分别实现迭代服务器，并发服务器，使用单进程和select的TCP服务器。
服务器在客户提出请求后向客户发送一个不小于1M大小的文件。
二、概要设计
1.客户程序概要设计。
创建TCP套接口；
指定服务器IP地址和端口；
建立与服务器的连接；
向服务器发送请求传送文件的请求“hello”；
接受服务传输过来的数据；
终止程序。
2.迭代服务器概要设计。
创建TCP套接口；
捆绑服务器众所周知端口到套接口；
把套接口变成监听套接口；
接受客户连接；
读取客户的请求，发送应答；
终止连接并等待下一个客户连接。
3.并发服务器概要设计。
创建TCP套接口；
捆绑服务器众所周知端口到套接口；
把套接口变成监听套接口；
接受客户连接；
调用fork（）派生子进程处理连接，父进程等待新的连接请求并处理结束的子进程；
子进程读取客户的请求，发送应答，数据传输结束后终止连接并退出。
4.使用单进程和select的TCP服务器概要设计。
创建TCP套接口；
捆绑服务器众所周知端口到套接口；
把套接口变成监听套接口；
调用select初始化数据结构；
阻塞于select；
若监听套接字变为可读，accept新的连接；
检查现有连接，若连接可读则读取客户请求，发送应答，数据传输结束后关闭当前连接并更新数据结构。
三、详细设计
1.客户程序详细设计。
a）主要数据结构设计
ipv4套接字地址结构
structin_addr{
in_addr_ts_addr;
};
structsockaddr_in{
uint8_tsin_len;
sa_family_tsin_family;
in_port_tsin_port;
structin_addrsin_addr;
charsin_zero[8];
};
字符数组
charbuf[MAXSIZE];
b）主要函数功能
socket（）,connect（）,writen（）,readn（）,close（）
intsocket（intdomain,inttype,intprotocol）;
指定期望的通信协议类型。
返回值：
成功则为非负描述符，出错则为-1。
intconnect（intsockfd,conststructsockaddr*addr,socklen_taddrlen）;
tcp客户用connect函数来建立与tcp服务器的连接。
ssize_treadn（intfd,void*vptr,size_tn）;
从一个描述字读n个字节到vptr所指的缓冲区。
ssize_twriten（intfd,constvoid*vptr,size_tn）；
从vptr所指的缓冲区中写n个字节到一个描述字。
intclose（intfd）;
关闭描述字。
2.迭代服务器详细设计。
a）主要数据结构设计
ipv4套接字地址结构（略）
字符数组
charbuf[MAXSIZE];
b）主要函数功能
socket（）,bind（）,listen（）,accept（）,writen（）,readn（）,close（）
intbind（intsockfd,conststructsockaddr*addr,socklen_taddrlen）;
bind函数把一个本地协议地址赋予一个套接字。
对于网际网协议，协议地址就是32位的ipv4地址或者128位的ipv6地址与16位的tcp或udp端口号的组合。
如果一个tcp客户或者服务器未曾调用bind捆绑一个端口，当调用connect或listen时，内核就要为相应的套接字选择一个临时的端口。
intlisten（intsockfd,intbacklog）;
listen函数把一个未连接的套接字转换成一个被动的套接字，指示内核接受指向该套接字的连接请求。
intaccept（intsockfd,structsockaddr*addr,socklen_t*addrlen）;
accept函数由tcp服务器调用，用于从已完成连接的队列队头返回下一个已完成连接。
如果已完成连接的队列为空，那么进程被投入睡眠。
3.并发服务器详细设计。
a）主要数据结构设计
ipv4套接字地址结构（略）
字符数组
charbuf[MAXSIZE];
b）主要函数功能
socket（）,bind（）,listen（）,accept（）,witen（）,readn（）,signal（）,close（）
typedefvoidSigfunc（int）;
Sigfunc*signal（intsigno,Sigfunc*func）；
调用函数func处理信号signo。
4.使用单进程和select的TCP服务器详细设计。
a）主要数据结构设计
ipv4套接字地址结构（略）
字符数组
charbuf[MAXSIZE];
b）主要函数功能
socket（）,bind（）,listen（）,accept（）,writen（）,readn（）,select（）,
FD_SET（）,FD_ISSET（）,close（）
intselect（intnfds,fd_set*readfds,fd_set*writefds,
fd_set*exceptfds,structtimeval*timeout）;
voidFD_CLR（intfd,fd_set*set）;
intFD_ISSET（intfd,fd_set*set）;
voidFD_SET（intfd,fd_set*set）;
voidFD_ZERO（fd_set*set）;
select（）函数允许进程指示内核等待多个事件中的任意一个发生，并仅在一个或者多个事件发生或经过某指定的时间后才唤醒进程。
FD_CLR（）清除描述字fd相应位；
FD_ISSET（）测试描述字fd相应位；
FD_SET（）在描述字集合中为fd设置相应位；
FD_ZERO（）初始化描述字集合。
四、实验结果
迭代服务器
并发服务器
使用单进程和select的TCP服务器
五、心得体会
未知的事情总显的神秘，以前一直认为在网络中传输数据是很复杂的事情。
对“套接字”也只是有个泛泛的概念，知道网络编程要也能够到这个。
接触以后，感觉最基本的套接字编程还是挺简单的。
但是考虑到各种有可能发生的情况之后，程序就变得复杂了。
六、附录：
（数据结构、核心代码）
/*myfunc.h*/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineSERV_PORT9996
#defineMAXSIZE1024
typedefvoidSigfunc（int）;
ssize_treadn（intfd,void*vptr,size_tn）
{
ssize_tnleft;
ssize_tnread;
char*ptr;
ptr=vptr;
nleft=n;
while（nleft>0）{
if（（nread=read（fd,ptr,nleft））<0）{
if（errno==EINTR）
nread=0;
else
return（-1）;
}elseif（nread==0）
break;
nleft-=nread;
ptr+=nread;
}
return（n-nleft）;
}
ssize_twriten（intfd,constvoid*vptr,size_tn）
{
size_tnleft;
ssize_tnwritten;
constchar*ptr;
ptr=vptr;
nleft=n;
while（nleft>0）{
if（（nwritten=write（fd,ptr,nleft））<=0）{
if（errno==EINTR）
nwritten=0;
else
return（-1）;
}
nleft-=nwritten;
ptr+=nwritten;
}
return（n）;
}
voidsig_chid（intsigno）
{
pid_tpid;
intstat;
while（（pid=waitpid（-1,&stat,WNOHANG））>0）{
printf（"child%dterminated\n",pid）;fflush（stdout）;}
return;
}
Sigfunc*signal（intsigno,Sigfunc*func）
{
structsigactionact,oact;
act.sa_handler=func;
sigemptyset（&act.sa_mask）;
act.sa_flags=0;
if（signo==SIGALRM）{
#ifdefSA_INTERRUPT
act.sa_flags|=SA_INTERRUPT;
#endif
}else{
#ifdefSA_RESTART
act.sa_flags|=SA_RESTART;
#endif
}
if（sigaction（signo,&act,&oact）<0）
return（SIG_ERR）;
return（oact.sa_handler）;
}
/*client.c*/
#include"myfunc.h"
intmain（intargc,char**argv）
{
intsockfd;
structsockaddr_inservaddr;
if（argc!
=2）
printf（"usage:
tcpcli"）;
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））<0）
printf（"socketerror!
"）;
bzero（&servaddr,sizeof（servaddr））;
servaddr.sin_family=AF_INET;
servaddr.sin_port=htons（SERV_PORT）;
servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr（argv[1]）;
if（connect（sockfd,（structsockaddr*）&servaddr,sizeof（servaddr））<0）
{
printf（"linkerror!
%s\n",strerror（errno））;
return0;
}
charasd[5]="hello";
writen（sockfd,asd,5）;
charbuf[MAXSIZE]={};
intd=0;
intfile_len=0;
intfds=open（"file_in_client.txt",O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC,0666）;
while（（d=readn（sockfd,buf,MAXSIZE）））
file_len+=writen（fds,buf,d）;
printf（"file_len:
%d\n",file_len）;
printf（"Thefilehasbeenreceived!
\n"）;
return0;
}
/*server_1.c*/
#include"myfunc.h"
intmain（intargc,char**argv）
{
intn,m,b,listenfd,connfd;
structsockaddr_inservaddr;
if（n=（listenfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））<0）
printf（"listenerror"）;
bzero（&servaddr,sizeof（servaddr））;
servaddr.sin_family=AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr=htonl（INADDR_ANY）;
servaddr.sin_port=htons（9996）;
if（m=（bind（listenfd,（structsockaddr*）&servaddr,sizeof（servaddr）））<0）
printf（"binderror,%s",strerror（errno））;
if（（b=listen（listenfd,3））<0）
printf（"blistenerror"）;
structsockaddr_inclientAdd;
for（;;）
{
socklen_tlen;
len=sizeof（clientAdd）;
charbuf[MAXSIZE];
connfd=accept（listenfd,（structsockaddr*）&clientAdd,&len）;
charqwe[5];
readn（connfd,qwe,5）;
intfid=open（"file_in_server.txt",O_RDWR,0666）;
ints=0;
intlen1=0;
while（s=readn（fid,buf,MAXSIZE））
len1=writen（connfd,buf,s）;
printf（"seroneThefilehasbeensenttotheclient!
\n"）;
close（connfd）;
}
}
/*server_2.c*/
#include"myfunc.h"
intmain（intargc,char**argv）
{
pid_tpid;
intn,m,b,listenfd,connfd;
structsockaddr_inservaddr;
voidsig_chid（int）;
if（n=（listenfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））<0）
printf（"listenerror"）;
bzero（&servaddr,sizeof（servaddr））;
servaddr.sin_family=AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr=htonl（INADDR_ANY）;
servaddr.sin_port=htons（SERV_PORT）;
if（m=（bind（listenfd,（structsockaddr*）&servaddr,sizeof（servaddr）））<0）
printf（"binderror,%s",strerror（errno））;
if（（b=listen（listenfd,3））<0）
printf（"listenerror"）;
signal（SIGCHLD,sig_chid）;
structsockaddr_inclientAdd;
for（;;）
{
socklen_tlen;
len=sizeof（clientAdd）;
charbuf[MAXSIZE];
ints=0;
if（（connfd=accept（listenfd,（structsockaddr*）&clientAdd,&len））<0）{
if（errno==EINTR）
continue;
else
printf（"accepterror\n"）;
}
if（（pid=fork（））==0）
{
close（listenfd）;
charqwe[5];
readn（connfd,qwe,5）;
intfid=open（"file_in_server.txt",O_RDWR,0666）;
intlen1=0;
while（s=readn（fid,buf,MAXSIZE））
len1=writen（connfd,buf,s）;
printf（"sertwoThefilehasbeensenttotheclient!
\n"）;
close（connfd）;
exit（0）;
}
close（connfd）;
}
}
/*server_3.c*/
#include"myfunc.h"
intmain（intargc,char**argv）
{
inti,maxfd,maxi,listenfd,connfd,sockfd;
intnready,client[FD_SETSIZE];
fd_setrset;
charbuf[MAXSIZE];
socklen_tclilen;
structsockaddr_incliaddr,servaddr;
listenfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;
bzero（&servaddr,sizeof（servaddr））;
servaddr.sin_family=AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr=htonl（INADDR_ANY）;
servaddr.sin_port=htons（SERV_PORT）;
bind（listenfd,（structsockaddr*）&servaddr,sizeof（servaddr））;
listen（listenfd,3）;
maxfd=listenfd;
maxi=-1;
for（i=0;iclient[i]=-1;
FD_ZERO（&rset）;
for（;;）{
FD_SET（listenfd,&rset）;
nready=select（maxfd+1,&rset,NULL,NULL,NULL）;
if（FD_ISSET（listenfd,&rset）==1）{
clilen=sizeof（cliaddr）;
connfd=accept（listenfd,（structsockaddr*）&cliaddr,&clilen）;
for（i=0;iif（client[i]<0）{
client[i]=connfd;
break;
}
if（i==FD_SETSIZE）{
printf（"toomanyclients"）;
fflush（stdout）;
}
FD_SET（connfd,&rset）;
if（connfd>maxfd）
maxfd=connfd;
if（i>maxi）
maxi=i;
if（--nready<=0）
continue;
}
for（i=0;i<=maxi;i++）{
if（（sockfd=client[i]）<0）
continue;
if（FD_ISSET（sockfd,&rset））{
charqwe[10];
readn（connfd,qwe,5）;
intfid=open（"file_in_server.txt",O_RDWR,0666）;
ints=0;
intlen1=0;
while（s=readn（fid,buf,MAXSIZE））
len1=writen（sockfd,buf,s）;
printf（"Thefilehasbeensenttotheclient!
\n"）;
close（sockfd）;
FD_CLR（sockfd,&rset）;
client[i]=-1;
}
}
}
return0;
}
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