实验二.docx

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实验二

本科实验报告

课程名称：

计算机网络基础

姓名：

学院：

计算机学院

系：

专业：

软件工程

学号：

指导教师：

浙江大学实验报告

课程名称：

计算机网络基础实验类型：

普通实验

实验项目名称：

用SOCKET编程实现miniFTPclient/Server

一、实验目的和要求：

熟悉掌握windows下的Socket编程,并应用SocketAPI实现mini FTP client/ Server。

二、实验内容和原理

使用Win32Socket函数实现，不能使用MFC的Csocket类库（MFC的Csocket类库不能在LINUX、UNIX等环境下使用，跨平台性差），不能用C++builder开发（编程量太少，C++builder已完成了很多SOCKET代码的编写）。

1.miniFTPclient/Server要求：

在客户端至少实现GETfile,PUTfile,CD（changeDirectory）,PWD（displaycurrentdirectoryinserver）功能。

独立完成miniFTPclient端及Server端程序。

miniFTPclient/Server不一定要使用标准FTP协议，不一定要与现有的标准FTPserver互通，也不一定要与现有的标准FTPClient（例如LEAPFTP）互通。

miniFTPclient/Server可使用自定义的FTP协议、应用层PDU格式及握手方式。

2.补充：

有能力的同学在完成任务后，可以进一步开发client端软件，尝试与现有的标准FTPserver互通,实现GETfile,PUTfile,CD（changeDirectory）,PWD（displaycurrentdirectoryinserver）等功能。

有能力的同学在完成任务后，可以进一步在自己机器上的linux/unix平台下实现miniFTPclient/Server或聊天程序。

三、主要仪器设备

联网的PC机。

四、操作方法与实验步骤

4.1需求分析

1、MiniFTP需要支持以下命令：

GET、PUT、PWD、CD、LS、QUIT。

2、PWD（显示当前目录）、CD（更改当前目录）、LS（列目录）可理解为Request-Reply类服务。

3、GET、PUT命令涉及文件内容传输（可能很大），需要保证可靠性。

需要检查文件是否已经存在、是否有读出或写入权限。

4、正常情况下客户端应在断开连接前发送QUIT消息。

否则，服务器认为客户端为非正常断开。

5、客户端能够选择目标服务器。

6、服务器能与多个客户端相连。

4.2MiniFTP协议定义

1、使用TCP作为下层传输协议。

2、MiniFTP协议定义发送和接受的基本单位为Block。

（1）每个Block由type（4bytes）、length（4bytes）、data（lengthbytes）三部分组成。

发送块时按顺序写进这三个字段。

（2）data是Block的数据部分；length是data的长度。

如果length为0，则Block不包含data部分。

（3）接收块时，首先读取块头（type&length），再读满lengthbytes的data。

3、type分为三类。

（1）请求命令块，包括CommandLS、CommandPWD、CommandCD、CommandGET、CommandPUT、CommandQUIT。

（2）响应块，包括CommandOK，CommandERR，CommandINFO。

（3）附加块：

Command0。

（列目录/文件传输需要多于一块。

）

4、客户端的一次完整请求以请求命令块开始。

（1）PWD、LS、CD、QUIT命令均只包含一个请求命令块；CD命令的目标目录放在CommandCD块data部分中。

（2）GET命令以CommandGET块发送待下载的文件名。

如果服务器回应CommandERR，则GET失败。

否则，开始循环接收Command0块（文件数据），直到收到CommandOK块为止。

（3）PUT命令以CommandPUT块发送待下载的文件名。

如果服务器回应CommandERR，则PUT失败。

否则服务器回复了Command0，客户开始循环发送Command0块（文件数据），直到读完文件。

最后写入一个无data部分的Command0块表示发送结束，等待服务器回复CommandOK。

（4）其它命令无data部分。

5、服务器端的一次完整回应以回应命令块结束。

（1）CommandOK表示操作成功，CommandERR表示操作失败。

（2）PWD、CD响应均只包含一个响应块，当前或更改后的目标目录放在块的data部分。

（3）GET命令处理时，如不允许GET文件，则发送CommandERR块。

否则，开始循环发送Command0块（文件数据），直到读完文件。

最后写入CommandOK块。

（4）PUT命令处理时，如不允许PUT文件，则发送CommandERR块。

否则，回复Command0块指示客户端可以发送。

开始循环接Command0块（文件数据），直到收到一个无data部分的Command0块。

回复CommandOK。

（5）QUIT不响应，而是断开连接。

8、连接建立时，服务器发送欢迎信息（以CommandINFO块形式）。

客户收到此欢迎信息才可发送命令。

4.3概要设计

1、服务器。

采用纯OO设计。

（1）主模块ServerMain，初始化和清理WinsockSupport。

（2）服务器类Server，创建监听端口并启动监听任务。

（3）监听任务ServerListenTask，创建监听线程，接受连接并启动工作任务。

（4）工作任务ServiceWorkTask，与单个Client通信。

其中包括启动新线程，发送欢迎消息、主命令循环和断开客户三部分工作。

2、客户。

采用模块化设计。

（1）主模块ServerClient，初始化网络并启动命令循环。

（2）命令分发模块processCommand。

（3）命令处理模块get、put、ls、cd、pwd。

3、公共部分。

（1）配置：

服务器监听端口、块的最大数据长度。

（2）结构定义：

块、块类型。

（3）公共功能：

网络初始化函数、块接收函数、块写入函数。

4.4编码

1、源代码见本报告所在文件夹下的source文件夹。

（1）Client文件夹：

客户代码。

编译后产生MiniFTPClient.exe。

（2）Server文件夹：

客户代码。

编译后产生MiniFTPServer.exe。

2、编译客户

4.5测试

（为使报告易于阅读，已经一并写入报告第5节。

）

五、实验数据记录和处理

1、服务器启动。

图表1：

服务器启动

服务器启动成功，未发生网络错误。

2、连接建立。

（1）不带命令行参数运行MiniFTPClient.exe。

图表2：

MiniFTPClient不带参运行

客户程序提示用户指定一个服务器。

可输入服务器名称/IP进行连接。

在这里输入localhost。

（2）连接建立：

图表3：

连接建立（Client）

图表4：

连接建立（Server）

可见客户端连接成功，收到服务器的欢迎消息；服务器显示客户端信息。

（3）也可带参运行MiniFTPClient，提供服务器名称/IP作为命令行参数。

图表5：

MiniFTPClient带参运行

可见带参运行时不会再提示输入服务器名/IP了。

2、多连接并发。

图表6：

多连接并发支持

刚才我们已经启用了两个Client实例，服务器能同时处理它们。

3、PWD。

图表7：

PWD

查看当前目录成功。

4、LS。

图表8：

LS

列出当前目录成功。

5、CD。

（1）CDabc

图表9：

CDabc

无法进入不存在的目录。

（2）CD\

图表10：

CD\

更改当前目录成功。

6、GET。

F盘下存在图片test.jpg。

图表11：

F:

\test.jpg（onserver）

GET：

图表12：

GETtest.jpg

传输成功。

图片下载到客户端运行路径下并可查看。

图表13：

test.jpg（Client）

7、PUT。

Client端存在文件：

abc.jpg。

现在让服务器进入Work目录（已存在），并PUT：

图表14：

CDwork+PUTabc.jpg

传输成功。

图片上传到服务器工作路径并可查看。

图表15：

F:

\计算机网络\bin\Server\test.jpg（Server）

7、QUIT。

图表16：

QUIT（Client）

图表17：

QUIT（Server）

退出成功。

服务器显示提示。

六、实验结果与分析

（为使报告易于阅读，已经一并写入报告第5节并用粗体标示。

）

七、讨论、心得

1、本次实验中我尝试自己定义了一个基于块的传输协议。

2、块的头部包含type和length字段。

length字段用来保证接收方确切了解发送方发来的数据长度，避免了许多由于网络、TCP协议和Socket特性而导致的数据截断问题。

3、块的type值有请求（CommandGET/PUT/LS/CD/PWD/QUIT）、响应（CommandOK/ERR）和继续（Command0）三大类，支持Request-Reply风格的FTP通信。

4、继续块（Command0块）被用来传输大量数据（LS/GET/PUT），这样避免了专门建立数据连接的额外工作，有利性能提升。

而标准FTP协议使用数据连接，便于即时控制的好处。

两者各有优缺点。

5、服务器较为复杂，设计是完全的OO-style，有服务器控制、监听任务、工作任务三个主要对象，其中工作任务对象（与客户端通信的逻辑）按需创建多个实例。

（详见概要设计部分）。

6、客户端规模较小，故采用一般的结构化、模块划分方式实现。

7、本次实验用到了多线程编程。

其中线程功能被封装在一个类中（Thread类）。

这个类模拟Java的Thread类，接受一个IRunnable接口作为将在线程上运行的对象，大大简化了编码并将多线程支持与主要逻辑分离。

8、由于服务器与客户有许多公共部分（协议数据定义、网络代码）。

这些内容在MiniFTP.h定义，由服务器和客户共用，体系了代码重用的思想。