基于Socket的即时通讯系统.docx
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基于Socket的即时通讯系统
评阅教师评语：
课程设计成绩
考勤成绩
实做成绩
报告成绩
总评成绩
指导教师签名：
《综合课程设计》
设计报告
论文题目：
基于Socket的即时通讯系统
学院（系）：
电子信息与自动化学院
班级：
72——1
学生姓名：
学号
指导教师：
时间：
2011年6月7日到2011年6月17日
一、设计目的
通过综合课程设计，使学生能够运用《数字信号处理》、《信号与系统》、《通信原理》、《面向对象的程序设计》、《计算机通信网》、《通信协议开发及应用》等课程的知识来设计一个基于Socket的即时通讯系统，培养学生的动手能力以及分析问题、解决问题的能力。
二、设计内容
一个基于Socket的即时通讯系统的多人聊天软件
三、设计要求
（一）基本要求
1．熟练掌握面向对象的程序设计方法；
2．实现点对点通讯，能进行文字对话传输，包括客户端与服务器端；
3．能对系统参数进行配置。
（二）提高要求
1、实现文件、图片传输；
2、语音对话（两人及两人以上）；
3、友好的对话界面。
四、设计原理
1TCP/IP简介
TCP/IP的历史要追溯到70年代中期,当时ARPA为了实现异种网之间的互连（interconnection）与互通（intercommunication）,大力资助网间网技术的研究和开发,于1977年到1979年推出目前形式的TCP/IP体系结构和协议规范.到今天,TCP/IP技术以及Internet网间网已经为广大计算机工作者,机算机厂商和机算机用户所接受.据统计,到1990年,Internet以包含遍布欧美的五千个活动网络,超过三十万台机算机.作为一种事实上的工标准,TCP/IP技术方兴未艾.
2TCP/IP的网络分层结构
对TCP/IP协议来说,TCP提供传输层服务,IP提供网络层服务.TCP/IP协议组（或Internet协议组）的分层结构及其与OSI模型的对应关系如图4所示.图中有关协议的名称及其基本含义如下:
（1）TCP. 为传输控制协议（TransmissionControlProtocol）.它是提供给用户进程的一个可靠的全双工字节流的面向连接的协议.大多数Internet应用程序使用TCP.因为TCP使用IP,所以整个Internet协议组也常称为TCP/IP协议组.
（2）UDP.为用户数据报协议（UserDatagramProtocol）.
（3）ICMP.为网间报文控制协议（InternetControlMessageProtocol）.
（4）IP.网间协议（InternetProtocol）.IP协议是为TCP,UDP和ICMP提供分组发送服务协议.
（5）ARP.地址转换协议.
（6）RARP.反向地址转换协议.
3Socket编程界面
（1）Socket原理
Socket编程界面由4BSDUNIX首先提出,目的是解决网间网进程通信问题.Socket接口为进程间通信提供了一种新的手段,它不但能用于同一机器中的进程之间的通信,而且支持网络通信功能.Socket具有类型,反应了对用户透明的通信特性.
一个完整的Socket连接用一个相关描述:
{协议,本地地址,本地端口,远地地址,远地端口}
Socket是面向客户-服务器模型而设计的,针对客户和服务器程序提供不同的Socket系统调用.
（2）Socket系统调用
不管Socket内部机制如何,它提供给应用程序员的最终界面是一组系统功能调用.下面,我们一一给出重要的Socket系统调用.
1.创建Socket-----socket（）
调用格式如下:
sockid=socket（af,type,protocol）
af:
地址族,指本socket所用地址类型.
type:
类型,指创建socket的应用程序所希望的通信服务器类型.
protocol:
协议,指本socket请求的协议.
2.指定本地地址----bind（）调用
bind（）将本地socket地址与所创建的socket联系起来,即将本socket地址赋予socket,以指定本地半相关.bind（）的作用相当于给socket命名,调用格式为:
bind（sockid,localaddr,addrlen）
sockid:
socket号.
localaddr:
本地socket地址.
addrlen:
地址长度.
3.建立socket连接----connect（）与accept（）调用
这两个系统调用用于完成整个相关的建立.其中connect用于建立连接.调用格为:
connect（sockid,destaddr,addrlen）
destaddr:
指向对方socket地址（信宿地址）结构的指针.
accept:
用于面向连接的服务器,其调用格式为:
newsock=accept（sockid,clientaddr,paddrlen）
clientaddr:
指向客户socket地址指针.
paddrlen:
客户socket地址长度.
4.listen（）调用
此调用用于面向连接服务器,表明它愿意接收连接,listen（）在accept（）之前调用,格式为:
listen（sockid,quelen）
quelen:
请求队列长度.
5.发送数据----write（）,writev（）,send（）与sendto（）,sendmsg（）
用于socket数据发送的系统调用一共有五个,其中三个,write（）,writev（）和send（）用于面向连接传输,其余两个用于无连接传输.面向连接的调用可以不指定信宿地址,而无连接的调用必须指定.假如无连接socket的双方均调用过connect（）,可以认为是建立有连接的socket,也可以面向连接调用发送数据.
三个面向连接调用三者的格式大致相同:
write（sockid,buff,bufflen）:
缓冲发送
writev（sockid,iovector,vectorlen）:
集中发送
send（sockid,buff,bufflen,flags）:
可控缓冲发送
其中buff指向发送缓冲区的指针,bufflen是发送缓冲区大小.
用于无连接数据发送的调用有两个:
sendto（sockid,buff,bufflen,flags,dsadd,addrlen）
sendmsg（sockid,message,flags）:
可控集中无连接发送.
6.接收数据----read（）,readv（）,recv（）与recvfrom（）,recvmsg（）
接收数据与发送数据系统调用是一一对应的,两者参数的最大区别是,前者buffer是一个指针,其所指单元初值为欲读数据长度,调用后的值是实际读出的值.
4客户--服务器模型的Socket实现框架
1）客户--服务器模型时序图
下图是面向连接客户--服务器模型的典型时序图
服务器 客户
socket（） socket（）
bind（） bind（）
listen（）
accept（） 等待客户连接请求
阻塞 <━━━━━━━━━━━━━━━connect（）
read（）<━━━━━━━━━━━━━━━>write（）
2）服务器socket地址的确定
在客户--服务器模型中,所有的作用者都是客户首先发起的（如连接请求,服务请求等）,因此客户必须要知道服务器socket地址,另外,客户调用服务器之前,可以在命令行中给出服务器所在主机的域名,根据域名可以获得服务器主机的地址,系统调用为:
hp=gethostbyname（host）.其中host可以是服务器主机域名,返回hp是一个指向主机地址结构的指针。
五、软件设计（附程序流程图、源程序清单）
1.程序流程图
2.源程序清单
voidCChatRoomDlg:
:
DlgAllInit（）
{
CheckRadioButton（IDC_RADIO_CLIENT,IDC_RADIO_SERVER,IDC_RADIO_CLIENT）;
SetDlgItemText（IDC_IP_ADDR,_T（"127.0.0.1"））;//初始化ip地址为本机地址。
SetDlgItemText（IDC_CONNECT_PORT,_T（"5566"））;//初始化端口。
SetDlgItemText（IDC_LISTEN_PORT,_T（"5566"））;
EnableWindow（IDC_STOP_CLIENT,FALSE）;
EnableWindow（IDC_LISTEN_PORT,FALSE）;
EnableWindow（IDC_STOP_SERVER,FALSE）;
EnableWindow（IDC_START_SERVER,FALSE）;
EnableWindow（IDC_STATIC_LISTEN_PORT,FALSE）;//初始化按键启用or禁用。
EnableWindow（IDC_SENDMSG,FALSE）;
}
BOOLCChatRoomDlg:
:
EnableWindow（UINTuID,BOOLbEnable）
{
returnGetDlgItem（uID）->EnableWindow（bEnable）;
}
voidCChatRoomDlg:
:
ExtendDiaog（BOOLbShow）
{
staticCRectm_DlgRectLarge（0,0,0,0）;
staticCRectm_DlgRectSmall（0,0,0,0）;
staticCRectm_GroupRectLarge（0,0,0,0）;
staticCRectm_GroupRectSmall（0,0,0,0）;//设置窗口大小
if（m_DlgRectLarge.IsRectNull（））{
GetWindowRect（&m_DlgRectLarge）;
m_DlgRectSmall=m_DlgRectLarge;
m_DlgRectSmall.right-=220;
:
:
GetWindowRect（GetDlgItem（IDC_FRAME）->GetSafeHwnd（）,&m_GroupRectLarge）;
m_GroupRectSmall=m_GroupRectLarge;
m_GroupRectSmall.right-=220;//设置窗口伸缩大小范围
}
if（bShow）{
bShowAll=TRUE;
SetWindowPos（NULL,0,0,m_DlgRectLarge.Width（）,m_DlgRectLarge.Height（）,SWP_NOZORDER|SWP_NOMOVE）;
:
:
SetWindowPos（GetDlgItem（IDC_FRAME）->GetSafeHwnd（）,NULL,0,0,m_GroupRectLarge.Width（）,m_GroupRectLarge.Height（）,SWP_NOZORDER|SWP_NOMOVE）;
}else{
bShowAll=FALSE;
SetWindowPos（NULL,0,0,m_DlgRectSmall.Width（）,m_DlgRectSmall.Height（）,SWP_NOZORDER|SWP_NOMOVE）;
:
:
SetWindowPos（GetDlgItem（IDC_FRAME）->GetSafeHwnd（）,NULL,0,0,m_GroupRectSmall.Width（）,m_GroupRectSmall.Height（）,SWP_NOZORDER|SWP_NOMOVE）;
}
}
voidCChatRoomDlg:
:
OnBnClickedNetset（）
{
if（bShowAll）{
ExtendDiaog（FALSE）;
}else{
ExtendDiaog（TRUE）;//设置按键“网络设置”的作用
}
}
voidCChatRoomDlg:
:
OnBnClickedStartServer（）
{
m_hListenThread=CreateThread（NULL,0,ListenThreadFunc,this,0,NULL）;
}
voidCChatRoomDlg:
:
ShowMsg（CStringstrMsg）
{
m_MsgEdit.SetSel（-1,-1）;
m_MsgEdit.ReplaceSel（strMsg+_T（"\r\n"））;
}
voidCChatRoomDlg:
:
RemoveClientFromArray（CClientItemin_Item）
{
for（intidx=0;idxCClientItemtItem=m_ClientArray.GetAt（idx）;
if（tItem.m_Socket==in_Item.m_Socket&&
tItem.hThread==in_Item.hThread&&
tItem.m_strIp==in_Item.m_strIp）{
m_ClientArray.RemoveAt（idx）;
}
}
}
voidCChatRoomDlg:
:
OnBnClickedSendmsg（）
{
CStringstrMsg;
GetDlgItemText（IDC_INPUT_MSG,strMsg）;
if（m_bIsServer==TRUE）{
strMsg=_T（"张智超的服务器：
>"）+strMsg;
ShowMsg（strMsg）;
SendClientsMsg（strMsg）;
}elseif（m_bIsServer==FALSE）{
CStringstrTmp=_T（"张智超的客户端：
>"）+strMsg;
ShowMsg（strTmp）;
intiSend=send（m_ConnectSock,（char*）strMsg.GetBuffer（）,strMsg.GetLength（）*sizeof（TCHAR）,0）;
strMsg.ReleaseBuffer（）;
}else{
AfxMessageBox（_T（"请您先进入聊天室！
"））;
}
SetDlgItemText（IDC_INPUT_MSG,_T（""））;
}//socket基本应用
voidCChatRoomDlg:
:
OnBnClickedStartClient（）
{
m_hConnectThred=CreateThread（NULL,0,ConnectThreadFunc,this,0,NULL）;
}
voidCChatRoomDlg:
:
SendClientsMsg（CStringstrMsg,CClientItem*pNotSend）
{
TCHARszBuf[MAX_BUF_SIZE]={0};
_tcscpy_s（szBuf,MAX_BUF_SIZE,strMsg）;
for（INT_PTRidx=0;idxif（!
pNotSend||pNotSend->m_Socket!
=m_ClientArray.GetAt（idx）.m_Socket||pNotSend->hThread!
=m_ClientArray.GetAt（idx）.hThread||
pNotSend->m_strIp!
=m_ClientArray.GetAt（idx）.m_strIp）{
send（m_ClientArray.GetAt（idx）.m_Socket,（char*）szBuf,_tcslen（szBuf）*sizeof（TCHAR）,0）;
}
}
}
voidCChatRoomDlg:
:
OnEnChangeInputMsg（）
{
CStringstrMsg;
GetDlgItemText（IDC_INPUT_MSG,strMsg）;
if（strMsg.IsEmpty（））{
EnableWindow（IDC_SENDMSG,FALSE）;
}else{
EnableWindow（IDC_SENDMSG）;
}
}
voidCChatRoomDlg:
:
StopClient（）
{
bShutDown=TRUE;
DWORDdwRet=WaitForSingleObject（m_hConnectThred,1000）;
if（dwRet!
=WAIT_OBJECT_0）{
TerminateThread（m_hConnectThred,-1）;
closesocket（m_ConnectSock）;
}
m_hConnectThred=NULL;
m_ConnectSock=INVALID_SOCKET;
m_bIsServer=-1;
bShutDown=FALSE;
}
voidCChatRoomDlg:
:
StopServer（）
{
UINTnCount=m_ClientArray.GetCount（）;
HANDLE*m_pHandles=newHANDLE[nCount+1];
m_pHandles[0]=m_hListenThread;
for（intidx=0;idxm_pHandles[idx+1]=m_ClientArray.GetAt（idx）.hThread;
}
bShutDown=TRUE;
DWORDdwRet=WaitForMultipleObjects（nCount+1,m_pHandles,TRUE,1000）;
if（dwRet!
=WAIT_OBJECT_0）{
for（INT_PTRi=0;iTerminateThread（m_ClientArray.GetAt（i）.hThread,-1）;
closesocket（m_ClientArray.GetAt（i）.m_Socket）;
}
TerminateThread（m_hListenThread,-1）;
closesocket（m_ListenSock）;
}
delete[]m_pHandles;
m_hListenThread=NULL;
m_ListenSock=INVALID_SOCKET;
m_bIsServer=-1;
bShutDown=FALSE;
}
voidCChatRoomDlg:
:
OnBnClickedStopClient（）
{
StopClient（）;
ShowMsg（_T（"停止客户端成功！
"））;
EnableWindow（IDC_START_CLIENT）;
EnableWindow（IDC_STOP_CLIENT,FALSE）;
}
voidCChatRoomDlg:
:
OnBnClickedStopServer（）
{
StopServer（）;
ShowMsg（_T（"停止服务器成功！
"））;
EnableWindow（IDC_START_SERVER）;
EnableWindow（IDC_STOP_SERVER,FALSE）;
}
voidCChatRoomDlg:
:
OnBnClickedRadioClient（）
{
intiRet=-1;
if（m_bIsServer==TRUE）{
intiRet=MessageBox（_T（"您是聊天室的服务器端，如果您退出，所有的客户端都将掉线！
\r\n您确定退出吗？
"）,_T（"提示"）,MB_OKCANCEL|MB_ICONWARNING）;
if（iRet==IDOK）{
StopServer（）;
}else{
CheckRadioButton（IDC_RADIO_CLIENT,IDC_RADIO_SERVER,IDC_RADIO_SERVER）;
}
}
if（iRet==IDOK||m_bIsServer==-1）{
EnableWindow（IDC_IP_ADDR）;
EnableWindow（IDC_CONNECT_PORT）;
EnableWindow（IDC_STATIC_SERVER_IP）;
EnableWindow（IDC_STATIC_SERVER_PORT）;
EnableWindow（IDC_START_CLIENT）;
EnableWindow（IDC_STOP_CLIENT,FALSE）;
EnableWindow（IDC_LISTEN_PORT,FALSE）;
EnableWindow（IDC_STOP_SERVER,FALSE）;
EnableWindow（IDC_START_SERVER,FALSE）;
EnableWindow（IDC_STATIC_L
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