基于TCP的简单一对一聊天程序设计.docx
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基于TCP的简单一对一聊天程序设计
一、题目:
通过套接字连接进行一对一聊天通信
二、实验要求:
实现一个一对一的聊天程序。
基本过程如下:
服务器首先启动,创建套接字后等待客户的连接;客户启动以后,创建套接字,然后和服务器建立连接;连接建立后,客户机和服务器可以通过建立的套接字连接进行通信。
服务器和客户端可以是一台电脑的两个进程,也可以分别部署在两台电脑上。
三、原理概述:
套接字Socket是一种双向的通信接口,可以通过这个端口与任何一个具有Socket端口的计算机通信,套接字是网络通信的基础。
Socket在Windows以句柄的形式被创建。
使用Socket进行网络通信必须包含下面的几种信息:
双方认可的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,对方主机的IP地址,对方进程的协议端口。
Socket可分为:
1数据报套接字(DatagramSockets)——对于在TCP/IP上实现的WinSock,数据报套接字使用用户数据报协议(UDP)。
数据报套接字提供了一种不可靠的、非连接的数据包通信方式。
2流式套接字(StreamSockets)——流式套接字使用传输控制协议(TCP)。
流式套接字可以将数据按顺序无重复地发送到目的地,它提供的是一种可靠的、面向连接的数据传输方式。
不管是对单个的数据报,还是对数据包,流式套接字都提供了一种流式数据传输。
VC++对网络编程的支持有socket支持,Winlnet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。
IP地址:
IPAddress就是依照TCP/IP协议分配给本地主机的网络地址,就向两个进程要通讯,任一进程要知道通讯对方的位置,位置如何来确定,就用对方的IP
端口号:
用来标识本地通讯进程,方便OS提交数据.就是说进程指定了对方进程的网络IP,但这个IP只是用来标识进程所在的主机,如何来找到运行在这个主机的这个进程呢,就用端口号.
连接:
指两个进程间的通讯链路.
一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成,并且只能使用同一种高层协议。
也就是说,不可能通信的一端用TCP协议,而另一端用UDP协议。
因此一个完整的网间通信需要一个五元组来标识:
协议,本地地址,本地端口号,远地地址,远地端口号
这样一个五元组,叫做一个相关association,即两个协议相同的半相关才能组合成一个合适的相关,或完全指定组成一连接。
在TCP/IP网络应用中,通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器模式(Client/Servermodel),即客户向服务器发出服务请求,服务器接收到请求后,提供相应的服务。
客户/服务器模式的建立基于以下两点:
首先,建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等,需要共享,从而造就拥有众多资源的主机提供服务,资源较少的客户请求服务这一非对等作用。
其次,网间进程通信完全是异步的,相互通信的进程间既不存在父子关系,又不共享内存缓冲区,因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系,为二者的数据交换提供同步,这就是基涌纪纪户/服务器模式的TCP/IP。
四.设计方案:
设计原理图:
解决方案
基于TCP连接Socket聊天程序
基于该连接的聊天程序需要至少具备一个服务器端(Server)和一个客户端(Client)。
在本程序中,一个用户作为Server端,另一个用户作为Client端。
也就是说,作为Server端的用户,需要首先启动程序,等待Client端的连接请求。
当TCP连接握手以后,双方方可进行交互。
在本程序中Server端并不是单独存在。
它也可以向他的Client端发送消息。
当Client端与Server端握手以后,Server端需要首先发起会话;Client端在收到消息后再回复一条消息给Server端;同样,Server端在收到消息后再回复一条消息给Client端……以此类推。
五.程序编写:
Server.h代码如下:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
classCChatServer
{
public:
CChatServer();
~CChatServer();
boolIsConnected(){returnm_bIsConnected;}//返回连接状态
voidStartListenClient();//Listentoclient
intSendMessagePort(stringsMessage);//向所有客户端发消息
intRecClient(SOCKETsRecSocket);//接收客户端数据
private:
boolm_bIsConnected;//true-connectedfalse-notconnected
intm_iServerPort;
listm_vClientList;//Allsocketconnectedtoclient
SOCKETm_SClient;
SOCKETm_SListenClient;//socketlisteningforclientcalls
};
Server.cpp代码如下:
#include"server.h"
CChatServerCServerObj;
UINTServerRecThread(LPVOIDpParam)//接收数据的工作线程
{
SOCKETsRecSocket=(SOCKET)pParam;
while
(1)
{
if(CServerObj.RecClient(sRecSocket))
break;
}
return0;
}
UINTServerListenThread(LPVOIDpParam)//监听端口建立连接的工作线程
{
while
(1)
CServerObj.StartListenClient();
return0;
}
CChatServer:
:
CChatServer()//对象CChatServer的构造函数
{
cout<<"StartingupTCPChatserver\n";
m_bIsConnected=false;
WSADATAwsaData;
sockaddr_inlocal;
intwsaret=WSAStartup(0x101,&wsaData);//应用程序调用的第一个WindowsSockets函数.
//它允许应用程序或DLL指明WindowsSocketsAPI的版本号及获得特定WindowsSockets实现的细节.
if(wsaret!
=0)
{
return;
}
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
local.sin_port=htons((u_short)8084);
m_SListenClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建一个套接字,返回套接字描述字
if(m_SListenClient==INVALID_SOCKET)
{
return;
}
if(bind(m_SListenClient,(sockaddr*)&local,sizeof(local))!
=0)//把本地协议的地址赋予一个套接字
{
return;
}
if(listen(m_SListenClient,10)!
=0)//监听该端口
{
return;
}
m_bIsConnected=true;
return;
}
CChatServer:
:
~CChatServer()//对象CChatServer的析构函数
{
closesocket(m_SListenClient);//关闭该端口
WSACleanup();
}
voidCChatServer:
:
StartListenClient()
{
sockaddr_infrom;
intfromlen=sizeof(from);
m_SClient=accept(m_SListenClient,
(structsockaddr*)&from,&fromlen);//产生与客户进行TCP连接通信的套接字并返回已连接客户端的协议地址
if(m_SClient!
=INVALID_SOCKET)
m_vClientList.push_back(m_SClient);
AfxBeginThread(ServerRecThread,(void*)m_SClient);//启动接收线程,用m_SClient套接字与客户端通话
}
intCChatServer:
:
SendMessagePort(stringsMessage)//向各个客户端发送服务器数据
{
intiStat=0;
list:
:
iteratoritl;
if(m_vClientList.size()==0)
return0;
for(itl=m_vClientList.begin();itl!
=m_vClientList.end();itl++)
{
iStat=send(*itl,sMessage.c_str(),sMessage.size()+1,0);
if(iStat==-1)
m_vClientList.remove(*itl);
}
if(iStat==-1)
return1;
return0;
}
intCChatServer:
:
RecClient(SOCKETsRecSocket)//接收客户端数据成员函数
{
chartemp[4096];
intiStat;
iStat=recv(sRecSocket,temp,4096,0);
if(iStat==-1)
{
m_vClientList.remove(sRecSocket);
return1;
}
else
{
cout<<":
"<SendMessagePort(temp);
return0;
}
return0;
}
intmain(intargc,char*argv[])
{
intnRetCode=0;
charbuf[4096];
cout<<"Thisaplicationactasachatserver.\n";
cout<<"Messagesfromanypcwillbebroadcastedtoallconnectedpcs.\n";
cout<<"Connecttotheserverpcport8084\n";
cout<<"PressONLYENTERtoquit.\n";
cout<<"=================================================\n";
if(!
CServerObj.IsConnected())//判断监听端口是否建立
{
cout<<"\nFailedtoinitialiseserversocket";
cout<<"\nBye";
getch();
return1;
}
AfxBeginThread(ServerListenThread,0);//启动监听端口建立连接的工作线程
while(gets(buf))
{
if(strlen(buf)==0)
break;
if(CServerObj.SendMessagePort(buf))
{
cout<<"Probleminconnectingtoserver.Checkwhetherserverisrunning\n";
break;
}
}
cout<<"readytoseegoodbye:
";
getch();
returnnRetCode;
}
Client.h
#include
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
classCIPMessage
{
public:
CIPMessage();
~CIPMessage();
voidInit(stringsIpAddress,intiPort);
intSendMessagePort(stringsMessage);
intRecMessagePort();
boolIsConnected(){returnm_bIsConnected;}
private:
boolm_bIsConnected;//true-connectedfalse-notconnected
stringm_sServerIPAddress;
intm_iServerPort;
SOCKETconn;//socketconnectedtoserver
};
Client.cpp代码如下:
#include"client.h"
//GlobalMessageobject
CIPMessageMyMessObj;
CIPMessage:
:
CIPMessage()//MyMessObj构造函数
{
m_bIsConnected=false;
}
voidCIPMessage:
:
Init(stringsIpAddress,intiPort)//建立与服务器端得连接
{
m_sServerIPAddress=sIpAddress;
m_iServerPort=iPort;
structhostent*hp;
unsignedintaddr;
structsockaddr_inserver;
WSADATAwsaData;
intwsaret=WSAStartup(0x101,&wsaData);//应用程序调用的第一个WindowsSockets函数.
//它允许应用程序或DLL指明WindowsSocketsAPI的版本号及获得特定WindowsSockets实现的细节.
if(wsaret!
=0)
{
return;
}
conn=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//建立客户端套接字
if(conn==INVALID_SOCKET)
return;
addr=inet_addr(m_sServerIPAddress.c_str());//转化ip地址和端口为指定形式
hp=gethostbyaddr((char*)&addr,sizeof(addr),AF_INET);
if(hp==NULL)
{
closesocket(conn);
return;
}
server.sin_addr.s_addr=*((unsignedlong*)hp->h_addr);
server.sin_family=AF_INET;
server.sin_port=htons(m_iServerPort);
if(connect(conn,(structsockaddr*)&server,sizeof(server)))//向指定服务器建立连接
{
closesocket(conn);
return;
}
m_bIsConnected=true;
return;
}
CIPMessage:
:
~CIPMessage()//MyMessObj析构函数
{
if(m_bIsConnected)
closesocket(conn);
}
intCIPMessage:
:
SendMessagePort(stringsMessage)//向指定服务器发出数据
{
intiStat=0;
iStat=send(conn,sMessage.c_str(),sMessage.size()+1,0);
if(iStat==-1)
return1;
return0;
}
intCIPMessage:
:
RecMessagePort()//接收指定服务器数据
{
characRetData[4096];
intiStat=0;
iStat=recv(conn,acRetData,4096,0);
if(iStat==-1)
return1;
cout<<"-->:
"<return0;
}
UINTMessageRecThread(LPVOIDpParam)//接收指定服务器数据线程
{
while
(1)
{
if(MyMessObj.RecMessagePort())
break;
}
return0;
}
intmain(intargc,char*argv[])
{
charbuf[4096];
cout<<"ThisisaclientTCP/IPapplication\nConnectingtoport8084\n";
cout<<"\nPressONLYENTERtoquit";
cout<<"\n===============================================\n";
FILE*fp=fopen("server.ini","r");//获取服务器端套接字地址
if(fp==NULL)
{
cout<<"\nUnabletoopenserver.ini.PleasespecifyserverIPsddressinserver.ini";
return1;//mainfailed
}
stringsServerAddress;
while((fgets(buf,4096,fp))!
=NULL)
{
if(buf[0]=='#')
continue;
sServerAddress=buf;
}
fclose(fp);
if(sServerAddress.size()==0)
{
cout<<"\nUnabletofindserverIPaddressinserver.ini";
cout<<"\nPleasesetserverIPaddress";
cout<<"\nBYEBYE:
";
getch();
return0;
}
MyMessObj.Init(sServerAddress.c_str(),8084);//启动与服务器连接
if(!
MyMessObj.IsConnected())
{
cout<<"\nUnabletoconnecttotheIPaddressspecifiedinserver.ini";
cout<<"\nPleasecheckserverIPaddress";
cout<<"\nreadytoseegoodbye:
";
getch();
return0;
}
AfxBeginThread(MessageRecThread,0);//开启接收数据线程
while(gets(buf))
{
if(strlen(buf)==0)
break;
if(MyMessObj.SendMessagePort(buf))//向服务器发送数据
{
cout<<"Probleminconnectingtoserver.Checkwhetherserverisrunning\n";
break;
}
}
cout<<"\nreadytoseegoodbye:
";
getch();
return0;
}
server.inc代码如下:
127.0.0.1//实现本机通信,另外,可通过更改套接字来实现异机通信.
六.结果运行与截图:
服务器和客户端是一台电脑的两个进程
服务器和客户端分别部署在两台电脑上时,一台是服务器,另一台客户端需要将服务器配置文件server.inc修改成服务器的IP地址。
七.实习心得和体会:
经过一周的实习,加深了对计算机网络的了解。
在做一对一来聊天程序时自己查阅很多资料,对socket有了更多的了解。
同时还加深了对server/client模式还有TCP三次握手的学习,将理论运用到的实践中,并且自己学习“孙鑫C++视频教程”中的网络编程部分,学会了线程的应用和TCP与UDP关于socket聊天编程上的不同。
除此之外对socket格式、ip和Windows套接字在两种模式下执行I/O操作,阻塞和非阻塞等其他的知识进行了学习。
总之,这次实习是在与同学一起合作下完成的,加强了团队合作精神,复习所学知识且运用到了实践中,并且自学了很多的东西,这次实习经历是我以后生活和学习中的财富。
XXXXX大学
XXXXXX学院
计算机网络与通信实习报告
设计题目基于TCP的简单一对一聊天程序设计
学生专业班级
学生姓名(学号)
指导教师
完成时间2010年5月25日
实习(设计)地点机房139
2010年5月25日
课程设计成绩评定表
学生姓名
专业班级
设计题目
基于TCP的简单一对一聊天程序设计
指导教师评语及意见:
指导教师评阅成绩:
指导教师签字:
年月日