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毕业设计实时通信系统论文正文
第1章概论
§1.1课题的来源及意义
在网络无所不在的今天，在Internet上，有icq,oicq,ticq等网上寻呼软件，极大程度上方便了处于在世界各地的友人之间的相互联系，也使世界好象一下子缩小了，不管你在哪里，只要你上了网，打开这些软件，就可以给你的朋友发信息，不管对方是否也同时在线，只要知道他有号码。
现在，企业、机关、学校都建立起了自己的局域网，在局域网，虽然可以通过文件共享的方式进行通讯，但单单使用这种方式，是非常不方便的，首先，在局域网里的网上邻居里，只能看到机器名，不清楚对方是谁，也不知道对方机器里有什么资源可以共享，而且，当局域网的机器很多时，这种方式更加麻烦。
于是，就想到做一个在局域网里的icq，在局域网里，我们可以通过它，实现在局域网里方便的联络，进行文件传输，消息的发布，自己共享内容的简介等。
在学校建立起校园网里，这软件可以起到方便同学之间，教师之间，师生之间的相互联络，这样，不用上Internet，可以节省资源，在学校这个大环境里，就可以同学之间联系，联络感情，促进同学之间的友谊，学生可以通过它来与不同寝室的同学，教师讨论问题。
并能最大限度地利用现有的网络资源，极大地提高工作效率。
为了适应校园网的建设，实现校园网内进行消息发布，学生交流，师生交流，网上作业等功能。
§1.2网上寻呼的软件的现况
网上寻呼软件在国外的有icq等，在国内的主要有腾讯的Oicq，还有Ticq,OmO和一些在网页上的即时通讯工具，像Chinaren网站上的WebMaster等等，都做得即美观，且功能强大，Oicq现在拥有非常大的用户群。
在局域网内的网上寻呼，就我知道的有武汉硕思软件公司的硕思即时通，能够较好的完成局域网上寻呼，聊天，发文件，收E-mail等功能。
现在也有很多，在局域网上不使用服务器的通讯软件，这种软件小巧且方便，也能解决一部分问题。
但是有服务器的通讯软件，有着不可比拟的优势：
可以发送离线消息，不管用户当时是否在线，下次上线时，就可以看到这条消息了。
可以保存用户的个人信息或介绍，供人查看。
而且，那种通讯软件，是以机器为通讯单元的，而这种寻呼软件是以人为通讯单元。
总之，这种软件在局域网上，还是有很大的用途的，为局域网上通讯，带来极大的方便。
虽然说，现在这个软件已经有公司把它开发出来了，我再做也不一定有新意，也未必可以做得更好，但作为毕业设计，也算是对我能力的一个考验和这四个我学习知识的一个检查。
而且，我校现在也正在筹备建立校园网，如果这个软件做得比较成功的话，能为校园网上的通讯带来一定的方便，我就很满足了。
§1.3面向对象方法与设计简介
传统的软件工程方法有生命周期方法和快速原型法。
面向对象方法学是一种全新的软件工程方法，其出发点和基本原则是尽可能模拟人类习惯的思维方式，把构成客观世界的实体抽象为对象。
概括地说，面向对象方法学有四个要点：
1.认为客观世界是由各种对象组成的，复杂的对象可以由比较简单的对象以某种方式组合而成；
2.把所有对象都划分成各种对象类，每个对象类可以定义一组数据和方法；
3.按照子类和父类的关系，把若干对象类组成一个层次结构的系统；
4.对象彼此之间仅能通过传递消息互相联系。
用面向对象方法学开发的软件有以下优点：
1.与人类习惯的思维方法一致；
2.稳定性好；
3.可重用性好；
4.可维护性好。
§1.4本章小结
随着计算机应用技术的日益普及，网络也遍及到我们生活的每个角落，很好的利用这人资源，将为我们的工作和学习，带来极大的方便和提高工作效率，所以，开发一个局域网里的C/S通讯软件，是十分必要。
由于采用面向对象方法开发软件具有明显的优点，本系统将采用面向对象方法进行开发。
由于采用面向对象的系统模型可以使整个软件系统的结构变得更加灵活，本系统的结构模型将采用面向对象的系统模型,采用VC++6.0这个可视化开发工具进行编码。
第2章网络通讯程序的设计原理和过程
对网络通讯程序的设计的原理和过程的透彻理解，是网络通讯程序的前提。
本章将简要地介绍一下有关网络通讯程序设计的基本知识。
§2.1TCP/IP协议
TCP/IP是国际互联网所采用进行网际互连的通信协议。
实际所称的TCP/IP协议包括了在国际互联网上应用的一组协议，互联网协议族是此协议族的另一个名字。
这个协议族包括几种工作在不同层次上的网络协议，IP互连协议（InternetProtocol），负责主机之间的传输数据。
TCP传输控制协议（TransmissionControlProtocol），负责在应用程序之间传递数据。
UDP用户数据报协议（UserDatagramProtocol），提供给用户进程的无连接协议，也负责在应用程序之间无连接传递数据，但不执行正确性检查。
ICMP互连网控制报文协议（InternetControlMessageProtocol），处理主机间的差错和传送控制。
ARP地址解析协议（AddressResolutionProtocol），负责将网络层地址转换成链路层地址。
RARP反向地址解析协议（ReverseAddressResolutionProtocol），负责将链路层地址转换成网络层地址。
TCP/IP协议的核心是传输层协议（TCP、UDP）、网络层协议（IP）和物理接口层，这三层通常在操作系统的内核中实现。
TCP/IP网络环境下的应用程序设计是通过网络系统编程界面Socket实现的，Socket提供应用程序与系统内核之间的网络编程接口。
协议可以是可靠的可以是不可靠的。
可靠的协议意味着当数据通过协议传递时，协议保证数据正确传输。
可靠传输包括几个特征。
首先，为了确保数据正确传送，协议在通信应用程序之间互相交换确认信息。
也就是说，程序每次发送－个报文时，都期望对方发送一个相当于说：
“我得到这个报文”的确认信息。
如果发送程序没有收到这样一个确认信息，程序将自动重新发送此报文，直到得到应答信息为止。
其次，为了确保传输的数据有效，可靠协议在每次传输时，都包含一个或更多的校验和（CRC）。
接收计算机重新计算校验和，与收到的校验和进行比较。
如果不匹配，就表明在传输过程中发生了错误。
传输控制协议TCP是一个使用校验和、确认信息以及其它可靠数据传输技术的可靠协议。
相比之下，不可靠协议不能确保数据正确传输。
协议试图传输数据，但不保证成功。
而且，不可靠协议在传输失败后，并不通知发送方应用程序。
可将不可靠数据传输比作没有返回地址的信件。
如果发送地址是锗误的，由于邮递系统不能将信退回给你，所以你就不知道信件有没有送到。
即使发送地址是正确的，也不能保证邮递系统不丢失你的信件。
TCP／IP协议组中存在的两个基本数据服务是：
字节流服务和数据报服务，使用字节流的协议将信息看作一串字节流进行传输。
协议不管要求发送或接收数据的长度和传送数目，只是将数据看作一个简单的字节串流。
使用数据报的协议将信息视作一个独立单元进行传输。
协议单独发送每个数据报——数据报之间不相互依赖。
例如，假设你使用字节流协议发送5个数据段（每个有10字节）和一个包含50字节的数据段（总共100字节）。
连接的接收方可以按每次20字节读数据（要读5次）。
传输控制协议是字节流协议。
字节流协议不关心每个数据段的长度。
如果应用程序使用字节流协议发送数据，则协议能够保证连接的另一端按照发送的顺序接收数据。
相比之下，传输到同一目的地的多个数据报可能不会按发送顺序到达。
如果接收方应用程序要求数据顺序一致，应用程序必须在数据到达后，校对这些数据。
用户数据报协议和互连网协议使用数据报传输数据。
数据报类似于信件。
如果你在同一天给同一个人邮寄两封信，你无法知道那个人先收到那封信。
同样，如果连续两天给两个人邮信，你也不能知道哪封信先收到。
收到信的顺序和发送顺序可能相反。
在TCP/IP术语中，端口类（Port）似于IP地址，IP地址与主机地址是相联系的，端口和协议相联系。
IP数据报保存目的和源IP地址，同样传输协议也保存源和目的端口号。
如果端口这个概念对你来说很陌生，请考虑计算机上的硬件端口。
你可能编写过往硬件端口送数据的程序。
例如为了打印，如果没有其它程序的话，必须向串或并端口发送数据。
PC机给它的端口命名和编号。
例如，PC机的并行打印端口称为LPTl和LPT2，串行端口称为COM1和COM2。
在Internet上，网络只是简单地对协议端口编号。
在PC机，LPT1表示并行端口1。
成千个PC机应用程序使用此方案。
多年来，程序员编写PC程序时都假定LPT1表示并行打印端口1。
同样，程序员将每个Internet协议端口与一个特定的应用程序和功能联系在一起。
Internet包括像FTP、Telnet和Mail这样广泛使用的应用程序采用的应用协议，在Internet上，这些应用程序使用一种叫做“通用口分配”的端口。
通用口分配是特定应用程序广泛使用的一个协议端口。
像PC程序员使用打印端口LPT1用于打印，Internet程序员也对具体应用程序使用许多协议端口。
例如，平凡文件传输协议（FTP）的通用口分配是端口号21的。
Telnet的通用口分配是端口号23。
§2.2客户/服务器程序的设计
客户机/服务器模型也是一种网络模型，但与前述的模型不同，它并不是定义了网络的层次结构，而是描述了一种网络程序运行的方式。
客户及/服务器模型将网络应用程序分为客户和服务器两部分。
客户方对服务器方发送信息请求，服务器方对其做出相应回答，提供服务。
在TCP/IP网络应用中，多数网络应用程序是使用客户/服务器模型设计的。
服务程序通常在一个众所周知的地址监听对服务的请求，也就是说，服务进程一直处于休眠状态，直到一个客户程序提出了请求信息。
此时，服务程序被"惊醒"并且为客户提供服务，对客户的请求作出适当的反应。
虽然基于连接的服务是设计客户/服务器应用程序的标准，但有些服务也是可以通过数据报Socket提供的。
通常，网络应用程序包含两个独立的应用程序：
客户程序和服务器程序。
但是，也可以设计同时完成这两种功能的程序，例如，一些服务器程序如果不能完成一个服务请求时，它将转而充当客户程序，向其它服务器程序请求信息。
这方面的一个典型例子就是提供Internet从域名到IP地址映射服务的DNS服务器。
为了充分理解TCP/IP协议族，必须理解几个重要术语。
这些术语指出了两个TCP/IP传输协议：
用户数据包协议（UDP）和传榆控制协议（TCP）之间的区别。
这些术语进一步描述了与网络连接、协议可靠性以及数据服务有关的协议特性。
当建立服务器程序时，应该将服务器程序设计成等候客户的请求。
你知道，TCP传输层通过协议端口和应用程序（像服务器和客户）通信，也就是说，为了按收客户请求，服务器程序必须对传输层的一个特定协议端口进行侦听。
当服务器配置socket接口时，它使用bind（）函数让socket执行体登记一个协议端口。
也就是说，程序告诉socket执行体使用哪－个协议端口进行数据传送。
Socket执行体接着告诉传输层某个特定协议端口已被使用，并将其收到的所有数据传送给SocketAPI。
使用无连接协议的程序和使用面向连接协议的服务器程序之间的主要相似之处是它们都必须对一个协议端口进行侦听。
例如，无连接和连接服务器程序必须在协议端口侦听客户请求。
同样，由于无连接客户程序没有和远地主机建立直接连接，所以它也必须对协议端口进行侦听，以便接收以对它服务请求产生的数据报应答。
SocketAPI中的bind（）函数让程序将一个本地地址（包括主机地址和协议端口）和一个Socket联系起来。
下面程序行显示了一个典型的函数调用：
result＝bind（socket_handle,local_structure,socket_address,address_length）
无连接客户程序也对一个协议端口进行侦听。
使用无连接协议的程序不和远地主机建立直接连接。
无连接客户程序使用数据报发送网络服务请求，它不建立点到点连接。
因此无连接客户程序必须在一个协议端口，对应答数据报进行侦听。
与服务器程序一样，无连接客户程序也使用bind函数让Socket执行体登记协议端口。
也就是说，类似服务器程序，无连接客户程序告诉Socket执行体使用哪个协议端口进行数据传输。
Socket执行体处理传输层内UDP软件模块和客户程序之间的接口。
第3章软件功能与界面需求
提供基于TCP/IP网络的即时消息传送、消息广播、实时聊天、文件传输等功能。
具体列举如下：
∙支持多账号
∙可以同时发送同一个消息给多人，通过输入这些人的号码列表或姓名列表
∙可以同时发送一个消息给所有好友
∙有权限的人可以向所有用户发送“消息广播”，便于消息的发布
∙即使用户不在线，也能通过服务器发送离线消息
∙提供消息、聊天的历史记录，方便对信息的查看和管理
∙提供查看在线的人的功能
∙提供按ID或姓名查找用户的功能，添加用户方便
∙小窗口显示，不占用屏幕很大的空间，
∙支持热键调出后台的应用程序。
∙应用程序运行后，在任务栏右边生成一个图标,单击弹出在线状态菜单，双击显示应用程序窗口，右击弹出主菜单。
∙支持隐身登陆，可以看到在线的朋友，朋友却不知道你上线了
∙可以实时显示用户的状态和随时改变自己的状态
∙提供了自动弹出消息
∙好友上线通知
∙好友下线更新
∙有权限的人可以发系统广播（或在服务器上发）
∙查看好友信息
∙按姓名或号码查找某人
∙在好友列表中删除某人
∙可以选择在某人的好友中删除自己
∙更改个人信息
∙系统设置
∙给在线好友传文件
∙消息管理器
∙在程序中设定最大，最小窗口尺寸（宽度，高度）
∙主窗口总是浮在最上端
∙速度快，占用资源少
第4章概要设计和详细设计
本章将论述软件系统的面向对象设计过程。
用VisualC++语言在Windows环境下编程实现。
§4.1总体设计概述
采用客户端——服务器模型,使用从MFC类中的CAsyncSocket类的派生类进行实现底层通讯，底层利用UDP数据报协议进行通讯，这样，便于客户端之间的直接通讯，也可以高效的传送消息。
因为使用UDP协议进行通讯，所以要自己控制其可靠性。
我每发送一个数据，接受方接受到数据后，会发回一个响应信息，发送方在一个超时时间内，收到响应信息，就表示发送数据成功，若没有收到，就表示发送失败，会按用户指定的次数N，重试N次，如果N次都失败，就返回发送数据失败。
当然，发回来的确认信息也可能丢失，但确认信息很短，相对来说，丢失的机率会小一些，是一个折中的办法。
为了保存用户信息和好友信息及一些相关数据，服务器使用到数据库技术。
服务器的数据库采用的是ODBC的ACCESS数据源，服务器访问数据库，用的是MFC中的CDatabase和CRecordset，因为，对数据库的操作简单，服务器端，我只要功能，不需做界面，所以使用Sql语句直接访问数据库，已经足够满足要求了。
服务器运行的流程为：
服务器运行后，开启服务，则服务器开始侦听用户请求，如有信息发送过来，首先，发送回确认信息，然后，建立一个线程，处理接受到的数据。
在线程里，按照接受到数据的类别，进行相应的处理，如有需要，会向用户发送处理的结果，或成功或失败的消息，处理结束后，线程就结束了。
这样，可以实时接受每个用户的请求，不会因为处理一个用户的请求，而忽略了其它用户。
服务器端主要是为用户存储必要的信息，协调用户之间的通讯，服务器端的设计，主要在功能上面。
服务器端的设计和底层通讯的方法，将是我讲述的重点。
客户端的运行流程为：
若有本地用户信息，则取出本地用户信息，显示登陆窗口，若没有，则显示用户注册窗口（在登陆窗口里，也可以选择用户注册）。
登陆时，可选择是否隐身，进入系统后，好友列表中，在线的人，将以高亮度显示，并处在列表的上头。
不在线的人，将以灰色显示。
登陆后，如果有的话，服务器会发来好友给你发送的离线消息或广播消息。
如果有好友上线了，就会通知你，好友下线了，你也可以在好友列表中看到，你可能接受到别人给你发送的消息，或广播消息等。
根据用户的操作，可以向好友发送消息，查看好友信息，查看在线的人，查找用户，发送广播消息等等功能。
客户端主要是提供给用户一个友好的用户界面，方便用户操作，客户端主要负责从服务器上得到数据后，显示给用户。
从服务器得到好友的IP和Port后，就可以直接与好友进行通讯，聊天等等。
客户端主要是界面的设计（除了底层通讯的以外），根据不同的要求，向服务器发送各种类型的请求。
然后等待服务器的响应。
客户端的界面的设计很繁琐，没有详细介绍的必要，所以，我的重点，将放在服务器的设计上。
客户端只是简要的说明一下。
§4.2服务器数据库的设计：
服务器数据库设计的要求是要能够满足客户端的需求，保存用户信息和用户好友信息，提供离线消息的服务，和发广播消息的服务等。
总共有五个表：
用户信息表（Users）好友信息表（Friends）广播消息表（Broadcast）离线广播表（OffBroadcast）离线消息表（OffMsg）
用户信息表（Users）
主键：
UserId
UserId自动编号4字节长整形
Id用户帐号4字节长整形
Photoid用户的图象编号4字节长整形
password用户登陆的密码字符串
name用户的姓名字符串
sex用户的性别单字节整形0男1女2未知
age用户的年龄字符串（为了适应不愿填写此项的人）
canbeadd能否被人加为好友
//单字节整形（0,1,2不能被加入,允许被任何人加入,需要身份验证）
email电子信箱字符串
homepage个人主页字符串
address地址字符串
phone电话字符串
fax传真字符串
department部门字符串
description个人简介字符串
好友信息表（Friends）
主键：
Num
Num自动编号4字节长整形
MyId自己帐号4字节长整形
FriendId朋友帐号4字节长整形
广播消息表（Broadcast）
保存发送的广播消息
主键：
MsgId
MsgId自动编号4字节长整形
SendTime发送时间4字节长整形
SenderId发送者的帐号4字节长整形
Msg发送的消息备注类型
离线广播表（OffBroadcast）
保存那些还没有发送广播消息的用户
主键：
Num
Num自动编号4字节长整形
RecvId接受者的帐号4字节长整形
MsgId广播消息号4字节长整形（对应广播消息表的MsgId）
离线消息表（OffMsg）
保存用户之间发送的离线消息
MsgId自动编号4字节长整形
RecvId接受者的帐号4字节长整形
SenderId发送者的帐号4字节长整形
RecvTime接受的时间4字节长整形
nIndex发送消息的类型4字节长整形
Msg发送的消息备注类型
§4.3类设计的总体结构
服务器的类总体结构：
一．主应用程序类
CServerApp
包含全局的数据结构
二．传送信息类
CData,CMsg1,CMsg2,CMsg3,CMsg4,CMsgChangePI,CMsgModifyPwd,CMsgOnlineFriend,CMsgPerson,CshowOnlinePeople
处理传输数据
三．SOCKET通讯类
CServerSocket,CSendSocket,CRecvSocket
处理底层通讯的类，与外部的接口是CserverSocket类，提供了一个简单的接口
四．其它类
CMainFrame,CServerDoc,CServerView,CSetupDlg,CAboutDlg
UserInfo结构存储在线人的信息
客户端的类总体结构：
一、应用程序类
CClientApp
包含全局的数据结构
二、传送信息类
CData,CMsg1,CMsg2,CMsg3,CMsg4,CMsgChangePI,CMsgModifyPwd,CMsgOnlineFriend,CMsgPerson,CshowOnlinePeople
处理传输数据
三．SOCKET通讯类
CClientSocket
处理底层通讯的类，提供了一个简单的接口
四．用程序框架类
CmainFrame
处理用户界面和一些接受数据的响应，主要的处理过程都在这个类里实现。
五．对话框类
CfriendDetailDlg显示用户详细信息的对话框类
CloginDlg显示登陆窗口的对话框类
ClookDlg显示查看消息的对话框类
CregisterDlg显示注册窗口的对话框类
CsetupServerDlg修改服务器设置的对话框
CtalkDlg显示发送消息对话框的类
CshowBroadcastDlg显示广播消息的对话框
CshowAddMsgDlg显示被加为好友的信息的对话框
CmultiSendDlg通过姓名或ID列表的向多人发送信息的对话框
CsendBroadcastDlg发送广播消息的对话框
CsendToAllDlg向所有好友发送消息的对话框
CModifyPIDlg修改个人信息的对话框
六．界面类
CGfxGroupEdit,CGfxOutBarCtrl,CGfxPopupMenu
实现像OutBar和oicq样式的那种滚动分栏的界面类，从Internet,上获得的源代码，通过修改一些接口，使之更适合我的应用。
提供了一个漂亮的界面。
七．TrayIcon类
处理在任务栏上添加.修改.删除图标的类。
封闭了Window的API函数
八．全局结构：
UserInfo结构存储在线人的信息
FriendState在好友线信息结构
SaveMsg消息的存储结构
Sparam传给线程的参数结构
§4.4服务器端的常量定义
在这里，定义和申明了一些全局函数，常量，宏和全局数据结构，包括用户配置文件名，默认的参数等，总之，修改程序中的参数简单，直接修改头文件就可以了，因为所使用的数值性的参数，都在这里定义了。
#defineResponseMsg"ok"发送数据时，发回的响应消息标志
#defineSETUPFILE"config.ini"服务器的保存配置文件
#defineDEFAULT_SEND_NUM5默认的发送端口的数量
#defineDEFAULT_DATAS_PWD""默认的数据源的访问密码
#defineDEFAULT_DSN"IDServer"默认的数据源名称
#defineDEFAULT_UID""默认的数据源的访问的UID
#defineDEFAULT_BROADCAST_PWD"1234567890"默认的发送广播密码
#defineDEFAULT_RECV_PORT_STR"4000,4001,4002"
默认的服务器接受端口号列表
constintListenSocketNum=10;最大的接受端口的个数
constintSendSocketNum=15;最大的发送端口个数
constintTimeWaitForRes=1000;等待响应的超时时间
constintMaxUserNumber=500;服务器端最大的用户数
constintUserIdRadix=2000;用户帐号开始的基数（从这个基数开始增加）
c
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