基于TCP协议的简单即时通信软件的设计与实现文档格式.docx

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本文首先讨论了同步套接字，异步套接字，多线程并发执行任务等；

然后阐述了客户端、服务器如何使用XML序列化的消息进行通信。

关键词：

即时通信；

文件传输；

套接字；

TCP协议

Abstract

Instantmessageshaveseveraladvantagessuchasreal-time,cross-platform,cheapandefficient.TodesignaMulti-userIM（instantmessage）architectureisveryimportantinboththeoryandrealism.InstantmessagebasedonTCP/IPprotocolthatisrealizedbysocketinterface.AlmostallUNIXoperationsystemsandMicrosoft'

swindowsoperationsystemsprovidesupportofsocketinthekernel.Usingtheuniforminterface,wecandevelopaportableprogramofTCP/IP,whichhelpustransferinformationinInternetsafelyandcredibly.

Thesystemusestheclient/server（C/S）mode.Theservertakestheresponsibilityoftheloginmessageofclient,thesavingoffriendmessageandMessageheartbeat.ThetransmissionofthebasicmessagesofthecustomerendwillbedesignedonP2Parchitecture.ThisthesisexplainshowtheclientandservercommunicateviaserializingXMLmessage.

Keywords:

InstantMessage;

FileTransfer;

Socket;

TCPprotocol

1引言

课题背景

即时通信是一个终端连往一个即时通信网路的服务。

即时通信不同于e-mail在于它的交谈是实时的。

大部分的即时通信服务提供了presenceawareness的特性──显示联络人名单，联络人是否在在线与能否与联络人交谈。

最早的即时通信软件是ICQ，ICQ是英文中Iseekyou的谐音，意思是我找你。

四名以色列青年于1996年7月成立Mirabilis公司，并在11月份发布了最初的ICQ版本，在六个月内有85万用户注册使用。

在因特网上受欢迎的即时通信服务包含了MSNMessenger、AOLInstantMessenger、Yahoo!

Messenger、NETMessengerService、Jabber、ICQ与QQ。

这些服务有赖于许多想法更久的（与普遍）的在线聊天媒介，如InternetRelayChat一样知名。

1970年代早期，一种更早的即时通信形式是柏拉图系统（PLATOsystem）。

之后在1980年代，UNIX/Linux的交谈实时信息被广泛的使用于工程师与学术界，1990年代即时通信更跨越了因特网交流。

1996年11月，ICQ是首个广泛被非UNIX/Linux使用者用于因特网的即时通信软件。

在ICQ的介绍之后，同时在许多地方有一定数量的即时通信方式发展，且各式的即时通信程序有独立的协议，无法彼此互通。

这引导使用者同时执行两个以上的即时通信软件，或者他们可以使用支持多协议的终端软件，如Gaim、Trillian或Jabber。

近年来，许多即时通信服务开始提供视讯会议的功能，网络电话（VoIP），与网络会议服务开始整合为兼有影像会议与实时信息的功能。

于是，这些媒体的分别变的越来越模糊。

国内外研究现状

1.1.1国外研究现状

当今，国际上对网络通信系统研究的较好的公司有，思科，Sun，Ms等公司，思科主要研究的是底层的传输；

MS，Sun公司研究的是应用层。

其中ms公司凭借其在操作系统的垄断地位，为了在网络的发展中取得先机，采用了各种各样的手段。

但是，其捆绑的msn，无论从功能上，还是技术上来说，都不算是非常先进的。

当然，ie，同样也不是很受人青睐，这让人想起了，当年的网景公司，网景只是生不逢时。

MS不择手段的想打跨网景，可见其对网络的重视。

如今，Sun公司在网络应用上捷足先登，凭借着Java，Sun在网络的应用上领先于MS。

微软，想用同样的办法搞跨对手，因此它拿出了Visualc#，来对抗Java。

这些都是在应用层面的开发工具。

应用层上的产品就更显种类繁多。

ICQ几乎是国际上通用的即时通信工具，由于在我国它的应用不是很广，所以，其原理也很少被介绍。

msn，是MS的产品，同样在国内没什么市场，所以，对其原理，也很少被讨论过。

至于ie，是在Visualc++下开发的产品，虽然有严重的安全隐患，不过，至少能在某种程度上代表当今国际研究的水平。

此外，国际上最近出先了新的浏览器Firefox，其性能据说是远高于ie，也许在网络的天下，Ms又有了更强劲的对手。

1.1.2国内研究现状

国内在应用层上的网络应用软件目前发展异常的火爆，因为我国有着网络应用的最大的市场，现在国内网络的基础性建设发展迅速，应用软件也层出不穷，其中，在游戏的领域中，网络通信的工作做的不错，如联众游戏平台，还有其他的一些平台，这些平台基本上都是基于VC++的，用的都是Socket通信，但是为了效率，这些平台没有用MFC提供的CSocket类，而是直接用Socket进行通信。

所以效率上不错。

此外，tencent的即时通信，也是做的很好的，从某中程度上来说，代表了国内最高的水平。

本课题研究的意义

本课题目标是实现局域网用户之间的即时交流和文件传输，通过基础的网络SOKET编程，为局域网内部的即时通信提供一个简单而较安全的解决方案。

本课题的研究方法

本系统采用C/S（Client/Server）结构进行设计,使用SQLServer2000构建数据库，并在.NET环境下使用VisualC#.net语言和SOCKET套接字开发一个基于TCP协议的简单即时通信软件，实现简单的即时聊天，文件传输等功能。

2相关技术介绍

.NET开发平台及C＃.NET开发语言

.NET框架是Microsoft公司推出的一种全新的开发平台,提供了统一的、面向对象并且可以扩展的编程类库和完善的集成开发环境,大大简化了应用程序的开发过程,并且具有良好的移植性和安全性。

微软为了推行.NET战略，特别为.NET平台设计了一种语言——C#。

C#是由C和C++派生而来的一种“简单、流行、面向对象、类型安全”的程序设计语言，其综合了Visualbasic的高效率和C++的强大功能，然而更多的人感觉C#更类似JAVA。

事实上C#融合了大量的JAVA思想，C#是.NET的关键性语言，它是整个.NET平台的基础。

与C#相比，.NET所支持的其它语言显然是配角，包括VC++.NET在内。

但是微软并没有打算放弃VC++.NET，相反，微软对VC++.NET有着另一番独特的打算，VC++.NET的定位与C#不完全重合，VC++.NET应用范围仍强于C#，这一点无论对微软公司还是软件业应用现状都非常重要。

可见++.NET在NET框架中已经退化成了底层的语言了，就像C++之前的标准C语言一样，以后将只有开发底层或桌面程序的程序员使用它。

它虽然仍旧强大，但是已经不是主流，而主流就是C#语言。

TCP协议

2.2.1TCP/IP网络协议

协议是对等的网络实体之间通信的规则，可以简单地理解为网络上各计算机彼此交流的一种“语言”。

网络通信协议设计的基本原则是层次化，层和协议的集合被称为网络体系结构。

相邻层之间的接口定义了下层向上层提供的基本操作和服务，下层向上层提供的服务分两种形式：

面向连接的服务和无连接的服务。

计算机网络中已经形成的网络体系结构主要有两个：

OSI参考模型和TCP/IP参考模型。

TCP/IP参考模型是因特网（Internet）的基础。

和OSI的7层协议相比，TCP/IP协议只有4个层次。

通常说的TCP/IP是一组协议的总称，TCP/IP实际上是一个协议族，包括100多个相互关联的协议，其中IP（InternetProtocol,网际协议）是网络层最主要的协议；

TCP（TransmissionControlProtocol,传输控制协议）和UDP（UserDatagramProtocol,用户数据报协议是传输层中最主要的协议），一般认为IP、TCP、UDP是最根本的三种协议，是其他协议的基础。

2.2.2TCP——传输控制协议

面向连接的通信可以使用可靠通信，在这时候，第四层协议发送数据接收方的确认，如果未收到数据或者数据被损坏，则请求重新传输。

TCP协议就使用这种可靠通信。

使用TCP协议的应用层协议包括HTTP、FTP、SMTP和Telnet等。

TCP要求在发送数据之前必须打开连接。

服务器应用程序必须执行一个称作被动打开（passiveopen）的操作，以利用一个已知的端口号创建一个链接，这是，服务器并不是对网络进行呼叫，而是侦听并等待引入的请求。

客户应用程序必须执行一个主动打开（activeopen），为此，它向服务器应用程序发送一个同步序列号（SYN）以标识连接。

客户应用程序可以将动态端口号作为本地端口使用。

服务器必须向客户发送一个确认（ACK）以及服务器的序列号（SYN）。

随后，客户回复一个ACK，这样就建立了链接。

现在可以发送和接收消息了。

接收消息后，总是返回ACK消息。

如果在收到ACK之前发送方已经超时，则消息将被放到重发队列中以再次发送。

由于它的握手机制，所以TCP协议比较复杂并且费时，但此协议在处理数据时对数据包的传送有保障，从而使得在应用程序协议中不需要再包括该功能。

套接字

套接字这个术语并没有定义某个协议：

它具有两层含义，但两者都与一个协议相关。

第一个含义是套接字编程API，它最初由伯克利大学为BSDUNIX而创建。

BSD套接字在经过修改后被用作Windows环境的编程接口（并且被命名为WinSock）。

WinSockAPI被包装在System.Net.sockets命名空间的.NET类中。

WindowsSockets是一个独立于协议的编程接口，用于编写网络应用程序。

套接字的第二层含义表示一个用于在进程间进行通信的终端。

在TCP/IP中，每个终端都与一个I