课程设计局域网聊天程序设计.docx
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课程设计局域网聊天程序设计
课程设计（论文）说明书
题目：
局域网聊天程序设计
院（系）：
信息与通信学院
专业：
信息对抗技术
********
学号：
XXXXXXX
指导教师：
XXXXXX
职称：
XXXXXX
2010年12月15日
摘要
即时通讯软件的出现正在逐渐改变人们的沟通与交际方式。
无论近在咫尺，还是远隔重洋，也只是在键盘和鼠标之间就可以解决问题。
网络聊天程序越来越影响着我们的网络生活。
习惯了通过类似ICQ、QQ、MSN之类的聊天软件和天南海北的朋友聊天，但是这些聊天程序都需要Internet的支持，而无法在局域网内部“大显身手”。
那么你是否想到过要让单位内部的员工和寝室周围的同学，不用上Internet就可以轻松体验到局域网聊天的快乐呢？
有了这种想法，开发局域网聊天工具就有了必要性。
本论文讨论了Windows环境下局域网聊天程序的设计思路和设计方法。
其中网络通信部分采用流行的TCP/IP协议。
程序采用典型的C/S（服务器/客户端）构架。
用socket编程设计网络通讯。
界面设计部分采用WindowsMFC框架。
本文最终设计了一个简易版本的聊天软件，包括登陆、退出、消息收/发等功能。
关键词：
局域网聊天；SocketsAPI；C/S构架；WindowsMFC
Abstract
Gradually,real-timecommunicatesoftwarearechangingourwayofcommunication.Nomatterhawcloseathandorhowfarbyvastoceanspeopleareseparated,theyjustcanchatbetweenmouseandkeyboard.Networkchattingprogramhasagradualimportantinfluenceonourlife.
Allofusareusedtochattingwithfriendsfromalloverthecountrybysomepopularchattools,suchasICQ,QQ,MSN.However,thesechattoolsmustrelyonsupportofInternet.WithoutInternet,theyareuseless.Basedonthiskindofsituation，doyoueverthoughtthatunitstaffanddormitoryroommatescouldenjoythehappinessofLANchateasilywithoutlogginginInternet?
Relyingonthisidea,it'snecessarytodesignakindofLANchattool.
ThisarticlediscusseshowtodesignanddevelopaLANchattingprograminWindowsenvironment.ThenetworkcommunicationpartdependsonthepopularTCP/IPprotocol.SoftwareisbasedonC/Sarchitecture.NetworkcommunicationisdevelopedwithSocket.UIisdesignedwithWindowsMFCframe.Thearticledescribesaconcisechartsoftwareversion,withthefunctionofloggingin/out,addingfriendtolist,sending/receivingmessageandsoon.
Keywords:
LANchatting；SocketsAPI；C/Sarchitecture；WindowsMFCframe
引言
在网络越来越发达的今天，人们对网络的依赖性也越来越大，由此而产生的聊天工具也越来越多，如MSN、QQ、ICQ等，然而这些聊天工具如果没有了Internet的支持的话人们将无法使用他们进行聊天交流，即使通信双方在同一个局域网中也一样。
本次课程设计的内容就是一种局域网聊天软件，它无需Internet的支持，可以让用户们不用出内网就能自由聊天。
1设计目的
本次课程设计运用TCP/IP、Socket多线程编程，用VC++6.0实现局域网内多用户的聊天功能。
2功能描述
本系统是类似于QQ的局域网聊天软件，包括服务器端和客户端程序，采用TCP/IP、Socket多线程编程，主要功能有：
局域网内的客户可实时进行聊天；每个客户既是聊天的发起端，又是接收端，实现了多点同时聊天。
3WindowsSocket网络编程的研究
3.1TCP/IP体系结构
3.1.1TCP/IP简介
TCP/IP作为Internet的核心协议，通过近二十多年的发展已日渐成熟，并被广泛应用于局域网和广域网中，目前已成为事实上的国际标准。
TCP/IP协议集确立了Internet的技术基础。
TCP/IP协议主要作用于OSI网络参考模型中的网络层（第3层）、传输层（第4层）和应用层（第7层）。
数据链路层（第2层）的功能主要应用于其它协议如以太网（Ethernet）、ATM、帧中继（FrameRelay），以及多数供应商特定协议等。
TCP/IP充分支持所有通用第2层协议。
TCP/IP组中的应用程序通常直接运行于传输层协议TCP或UDP上面，并不需要表示层（第6层）和会话层（第5层）的支持。
3.1.2TCP/IP的特点
TCP/IP协议的核心部分是传输层协议（TCP、UDP），网络层协议（IP）和物理接口层，这三层通常是在操作系统内核中设计。
因此用户一般不涉及。
编程时，编程界面有两种形式：
一、是由内核心直接提供的系统调用；二、使用以库函数方式提供的各种函数。
前者为核内设计，后者为核外设计。
用户服务要通过核外的应用程序才能设计，所以要使用套接字（socket）来设计。
3.2基本套接字
下面给出几个基本的套接字，这些套接字的使用贯穿了网络编程的始末，主导了数据通信的过程。
这将在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。
3.2.1创建套接字——socket（）
功能：
使用前创建一个新的套接字
格式：
SOCKETPASCALFARsocket（intaf,inttype,intprocotol）;
参数：
af:
通信发生的区域
type:
要建立的套接字类型
procotol:
使用的特定协议
3.2.2指定本地地址——bind（）
功能：
将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。
格式：
intPASCALFARbind（SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen）;
参数：
s:
是由socket（）调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
其它：
没有错误，bind（）返回0，否则SOCKET_ERROR
地址结构说明：
structsockaddr_in
{
shortsin_family;//AF_INET
u_shortsin_port;//16位端口号，网络字节顺序
structin_addrsin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序
charsin_zero[8];//保留
}
3.2.3建立套接字连接——connect（）和accept（）
功能：
共同完成连接工作
格式：
intPASCALFARconnect（SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen）;
SOCKETPASCALFARaccept（SOCKETs,structsockaddrFAR*name,intFAR*addrlen）;
参数：
同上
3.2.4监听连接——listen（）
功能：
用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。
格式：
intPASCALFARlisten（SOCKETs,intbacklog）;
3.2.5数据传输——send（）与recv（）
功能：
数据的发送与接收
格式：
intPASCALFARsend（SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags）;
intPASCALFARrecv（SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags）;
参数：
buf:
指向存有传输数据的缓冲区的指针。
3.2.6多路复用——select（）
功能：
用来检测一个或多个套接字状态。
格式：
intPASCALFARselect（intnfds,fd_setFAR*readfds,fd_setFAR*writefds,
fd_setFAR*exceptfds,conststructtimevalFAR*timeout）;
参数：
readfds:
指向要做读检测的指针
writefds:
指向要做写检测的指针
exceptfds:
指向要检测是否出错的指针
timeout:
最大等待时间
3.2.7关闭套接字——closesocket（）
功能：
关闭套接字s
格式：
BOOLPASCALFARclosesocket（SOCKETs）。
3.3客户机/服务器模式
在TCP/IP网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/服务器模式（Client/Servermodel）。
该模式的建立基于以下两点：
1、非对等作用；2、通信完全是异步的。
客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式：
首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务，过程如下所示：
（1）打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。
（2）等待客户请求到达该端口。
（3）接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。
（4）返回第二步，等待另一客户请求。
（5）关闭服务器。
客户方：
（1）打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。
（2）向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求。
（3）请求结束后关闭通信通道并终止。
3.4WINDOWSSOCKETS程序设计
3.4.1WINDOWSSOCKETSAPI简介
VC++对网络编程的支持有socket支持，WinInet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。
最早美国加州大学Berkeley分校在UNIX下为TCP/IP协议开发了一个API，这个API就是著名的BerkeleySocket接口（套接字）。
在桌面操作系统进入Windows时代后，仍然继承了Socket方法。
在TCP/IP网络通信环境下，Socket数据传输是特殊的I/O，它也相当于文件描述符，具有一个类似于打开文件的函数调用-socket（）。
可以这样理解：
Socket实际上是一个通信端点，通过它，用户的Socket程序可以通过网络和其他的Socket应用程序通信。
Socket存在于一个"通信域"（为描述一般的线程如何通过Socket进行通信而引入的抽象概念）里，并且与另一个域的Socket交换数据。
Socket有三类。
第是SOCK_STREAM（流式），提供面向连接的可靠的通信服务，比如telnet,http。
第二种是SOCK_DGRAM（数据报），提供无连接不可靠的通信，比如UDP。
第三种是SOCK_RAW（原始），主要用于协议的开发和测试，支持通信底层操作，比如对IP和ICMP的直接访问。
3.4.2WINDOWSSOCKETS机制
（1）异步选择机制：
WINDOWSSOCKETS的异步选择函数提供了消息机制的网络事件选择，当使用它登记网络事件发生时，应用程序相应窗口函数将收到一个消息，消息中指示了发生的网络事件，以及与事件相关的一些信息。
WINDOWSSOCKETS提供了一个异步选择函数WSAAsyncSelect（），用它来注册应用程序感兴趣的网络事件，当这些事件发生时，应用程序相应的窗口函数将收到一个消息。
函数结构如下：
intPASCALFARWSAAsyncSelect（SOCKETs,HWNDhWnd,unsignedintwMsg,long
lEvent）;
参数说明：
hWnd：
窗口句柄
wMsg：
需要发送的消息
lEvent：
事件（以下为事件的内容）
值：
含义：
FD_READ期望在套接字上收到数据（即读准备好）时接到通知
FD_WRITE期望在套接字上可发送数据（即写准备好）时接到通知
FD_OOB期望在套接字上有带外数据到达时接到通知
FD_ACCEPT期望在套接字上有外来连接时接到通知
FD_CONNECT期望在套接字连接建立完成时接到通知
FD_CLOSE期望在套接字关闭时接到通知
例如：
我们要在套接字读准备好或写准备好时接到通知，语句如下：
rc=WSAAsyncSelect（s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE）;
如果我们需要注销对套接字网络事件的消息发送，只要将lEvent设置为0。
（2）异步请求函数
在BerkeleySockets中请求服务是阻塞的，WINDOWSSICKETS除了支持这一类函数外，还增加了相应的异步请求函数（WSAAsyncGetXByY（）;）。
（3）阻塞处理方法
WINDOWSSOCKETS为了设计当一个应用程序的套接字调用处于阻塞时，能够放弃CPU让其它应用程序运行，它在调用处于阻塞时便进入一个叫“HOOK”的例程，此例程负责接收和分配WINDOWS消息，使得其它应用程序仍然能够接收到自己的消息并取得控制权。
WINDOWS是非抢先的多任务环境，即若一个程序不主动放弃其控制权，别的程序就不能执行。
因此在设计WINDOWSSOCKETS程序时，尽管系统支持阻塞操作，但还是反对程序员使用该操作。
但由于SUN公司下的BerkeleySockets的套接字默认操作是阻塞的，WINDOWS作为移植的SOCKETS也不可避免对这个操作支持。
在WINDOWSSOCKETS设计中，对于不能立即完成的阻塞操作做如下处理：
DLL初始化→循环操作。
在循环中，它发送任何WINDOWS消息，并检查这个WINDOWSSOCKETS调用是否完成，在必要时，它可以放弃CPU让其它应用程序执行（当然使用超线程的CPU就不会有这个麻烦了）。
我们可以调用WSACancelBlockingCall（）函数取消此阻塞操作。
在WINDOWSSOCKETS中，有一个默认的阻塞处理例程BlockingHook（）简单地获取并发送WINDOWS消息。
如果要对复杂程序进行处理，WINDOWSSOCKETS中还有WSASetBlockingHook（）提供用户安装自己的阻塞处理例程能力；与该函数相对应的则是SWAUnhookBlockingHook（），它用于删除先前安装的任何阻塞处理例程，并重新安装默认的处理例程。
请注意，设计自己的阻塞处理例程时，除了函数WSACancelBlockingHook（）之外，它不能使用其它的WINDOWSSOCKETSAPI函数。
在处理例程中调用WSACancelBlockingHook（）函数将取消处于阻塞的操作，它将结束阻塞循环。
（4）出错处理
WINDOWSSOCKETS为了和以后多线程环境（WINDOWS/UNIX）兼容，它提供了两个出错处理函数来获取和设置当前线程的最近错误号。
（WSAGetLastEror（）和WSASetLastError（））
（5）启动与终止
使用函数WSAStartup（）和WSACleanup（）启动和终止套接字。
4网络通信模块分析
4.1网络通信程序设计过程
图4-1面向连接的套接字的系统调用流程图
在调用了Windowssockets的启动函数WSACleanup（）之后才能进行其他的Socket系统调用，但启动函数WSAStartup（）是为了建立与WindowsSocketsDLL的连接，因此在VC++6.0所建立工程的工程设置中的连接的库模块必须进行设置，在其中的link栏内的对象/库模块中加入“Ws2_32.lib”，才能真正建立建立与WindowsSocketsDLL的连接。
其他的Socket系统调用包括创建Socket、将创建的Socket与本地端口绑定、建立Socket连接服务器、监听是否有连接、请求数据的可控缓冲发送和可控缓冲接收，到最后关闭Socket。
具体流程图如1所示。
首先在服务器方，利用socket（）函数建立流式套接字，返回套接字号s,接着利用bind（）函数将套接字s与本地地址绑定，紧接着利用listen（0函数通知TCP,监听客户方，服务器准备接收连接，没有连接的话，服务器方通过closesocket（）关闭套接字s,服务结束。
有连接的话，在客户方，通过socket（）函数建立流式套接字s,此时在服务器方，建立连接，通过accept（）返回，得到新的套接字ns,客户方通过connect（）将套接字s与远程地址连接,此时服务器方/客户方在ns/s上读/写数据，直到交换完成。
交换完成后，服务器方/客户方关闭套接字ns/s,最后服务器方通过closesocket（）关闭最初套接字s,服务结束。
具体设计过程如图4-1所示，具体设计代码将会在后面介绍。
4.2网络通信程序设计核心代码分析
4.2.1通信设计代码分析
先分析服务器端。
首先定义初始化网络函数，也就是WINDOWSSOCKETS的启动
在所有WINDOWSSOCKETS函数中，只有启动函数WSAStartup（）和终止函数WSACleanup（）是必须使用的。
启动函数必须是第一个使用的函数，而且它允许指定WINDOWSSOCKETSAPI的版本，并获得SOCKETS的特定的一些技术细节。
本结构如下：
intPASCALFARWSAStartup（WORDwVersionRequested,LPWSADATAlpWSAData）;
其中wVersionRequested保证SOCKETS可正常运行的DLL版本，如果不支持，则返回错误信息。
设计代码如下，主要是进行WSAStartup（）函数的调用
WORDwVersionRequested;//定义版本信息变量
WSADATAwsaData;//定义数据信息变量
interr;//定义错误号变量
wVersionRequested=MAKEWORD（1,1）;//给版本信息赋值
err=WSAStartup（wVersionRequested,&wsaData）;//给错误信息赋值
if（err!
=0）
{
return;//告诉用户找不到合适的版本
}
//确认WINDOWSSOCKETSDLL支持1.1版本
//DLL版本可以高于1.1
//系统返回的版本号始终是最低要求的1.1，即应用程序与DLL中可支持的最低版本号
if（LOBYTE（wsaData.wVersion）!
=1||HIBYTE（wsaData.wVersion）!
=1）
{
WSACleanup（）;//告诉用户找不到合适的版本
return;
}
//WINDOWSSOCKETSDLL被进程接受，可以进入下一步操作
既然启动了到最后就需要调用WSACleanup（）函数来终止,关闭函数使用时，任何打开并已连接的SOCK_STREAM套接字被复位，但那些已由closesocket（）函数关闭的但仍有未发送数据的套接字不受影响，未发送的数据仍将被发送。
程序运行时可能会多次调用WSAStartuo（）函数，但必须保证每次调用时的wVersionRequested的值是相同的。
接着是创建服务器端套接字，主要代码如下：
SOCKETServerSock;//服务器端Socket
ServerSock=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP）;
if（ServerSock==INVALID_SOCKET）
{
MessageBox（"创建套接字失败!
"）;
closesocket（ServerSock）;
WSACleanup（）;
returnFALSE;
}
套接字创建好之后就是与本地地址绑定：
sockaddr_inlocaladdr;
localaddr.sin_family=AF_INET;
localaddr.sin_port=htons（8888）;file:
//端口号不要与其他应用程序冲突
localaddr.sin_addr.s_addr=0;
if（bind（ServerSock,（structsockaddr*）&localaddr,sizeof（sockaddr））
==SOCKET_ERROR）
{
MessageBox（"绑定地址失败!
"）;
closesocket（ServerSock）;
WSACleanup（）;
returnFALSE;
}
接下来就是对SOCKET的设置，本程序使用的数据传输模式是异步非阻塞模式，设置好之后就是监听客户端信息，主要代码如下
if（WSAAsyncSelect（ServerSock,m_hWnd,NETWORK_EVENT,
FD_ACCEPT|FD_CLOSE|FD_READ|FD_WRITE）==SOCKET_ERROR）
{
MessageBox（"注册网络异步事件失败!
"）;
WSACleanup（）;
returnFALSE;
}
listen（ServerSock,5）;//设置侦听模式
returnTRUE;
}
其中m_hWnd为应用程序的主对话框或主窗口的句柄。
这就要说到网络异步函数的回调函数，主要代码内容如下：
OnNetEvent（WPARAMwParam,LPARAMlParam）{
//调用WinsockAPI函数，得到网络事件类型
intiEvent=WSAGETSELECTEVENT（lParam）;
//调用WinsockAPI函数，得到发生此事件的客户端套接字
SOCKETCurSock=（SOCKET）wParam;
switch（iEvent）
{
caseFD_ACCEPT:
/
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