杭州电子科技大学 研究生 嵌入式大作业.docx
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杭州电子科技大学研究生嵌入式大作业
嵌入式系统及应用
基于TCP协议的文件传输的应用设计
院系：
电子信息学院
姓名：
学号：
日期：
2016年1月1日
摘要：
本文研究了网络环境下基于TCP的文件传输的方法，在Linux环境下运用套接字和TCP协议实现了文件的传输，从客户端向已知IP地址的服务器端发送文件，每次传输为1Kbyte且传输过程中发送端和接收端需要通过相互协作来控制数据的传输，而不能简单地利用循环。
关键词：
TCP协议；Linux；文件传输
1、引言
TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）即传输控制协议/网间协议，是一个工业标准的协议集，它是为广域网（WAN）设计的。
它是由ARPANET网的研究机构发展起来的。
有时我们将TCP/IP描述为互联网协议集"InternetProtocolSuite",TCP和IP是其中的两个协议（后面将会介绍）。
由于TCP和IP是大家熟悉的协议，以至于用TCP/IP或IP/TCP这个词代替了整个协议集。
这尽管有点奇怪，但没有必要去争论这个习惯。
例如，有时我们讨论NFS是基于TCP/IP时，尽管它根本没用到TCP（只用到IP和另一种交互式协议UDP，而不是TCP）。
TCP/IP的标准在一系列称为RFC的文档中公布。
文档由技术专家、特别工作组、或RFC编辑修订。
公布一个文档时，该文档被赋予一个RFC编号，如RFC959（FTP的说明文档）、RFC793（TCP的说明文档）、RFC791（IP的说明文档）等。
最初的RFC一直保留而从来不会被更新，如果修改了该文档，则该文档又以一个新号码公布。
因此，重要的是要确认你拥有了关于某个专题的最新RFC文档。
通常在RFC的开头部分，有相关RFC的更新（update）、修改（errata）、作废（obsolete）信息，提示读者信息的时效性
2、TCP简介及连接原理
TCP（TransmissionControlProtocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC793定义。
本文主要时结合TCP传输文件的高效性，通过套接字，实现在linux系统下传输文件，其中包括服务端和客户端，做到实时显示传输进度、传输文件大小等功能。
TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。
协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。
通俗而言：
TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。
而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
TCP的上一层是应用层，TCP向应用层提供服务，TCP数据传输实现了从一个应用程序到另一个应用程序的数据传递。
应用程序通过编程调用TCP并使用TCP服务，提供需要准备发送的数据，用来区分接收数据应用的目的地址和端口号。
通常应用程序通过打开一个socket来使用TCP服务，TCP管理到其他socket的数据传递。
TCP对话通过3次握手来初始化，是数据段的发送和接收同步，确定其一次可接收的数据量，并建立虚连接。
下面描述了3次握手的简单过程。
1.A-B:
主机A向主机B发送连接请求，报文中包括SYN控制标志，但没有数据。
主机B收到SYN后，将其状态转化为SYN-RECEIVED。
2.B-A:
主机B向主机A发送建立连接请求，并带有对主机A的SYN确认。
主机A收到该消息后，将其状态变为ESTABLISHED。
3.A-B:
主机B收到主机A发来的确认消息后，也将其自身状态转变为ESTABLISHED。
至此，一条TCP连接建立完毕，接下来就可在两台主机间传输数据了。
3、socket简介
Socket接口是TCP/IP网络的API，其定义了很多函数和例程，程序员可以用他们来开发TCP/IP网络上的应用程序。
要掌握Internet上的TCP/IP网络编程，必须理解socket接口。
在linux系统中，所有的I/O操作都是通过读写文件的描述符而产生的，socket是一种特殊的文件描述符。
当得到一个socket之后，就可以用send（）和recv（）系统调用与其他程序通信。
当然也可以使用read（）和write（）等系统操作调用而与其他程序进行通信。
4、
典型TCP通信过程
5、服务端与客户端简介
服务端：
主要功能是监听客户端的连接，在有客户端请求连接的时候接受或者拒绝连接。
接收客户端的连接后，接收客户端发来的数据，接收的数据分为指令和数据，根据对应的指令执行不同的操作，比如接收连接请求或者拒绝请求、完成传输、断开连接等。
服务端程序先建立一个socket，然后绑定端口号、地址等，然后开始监听。
当有客户端连接时，同意连接请求，并接收客户端发来的数据，然后根据数据执行相对应的动作，接收到文件名后把文件名保存在文件名缓存中，并以此文件名建立文件。
服务端接收到的文件都保存在./recv文件夹中，如果当前目录没有此文件夹，程序会新建一个recv文件夹。
然后程序会把接收到的数据写在该文件中，当收到完成指令后，服务端完成传输工作，并结束程序，如下图。
客户端：
负责发送文件到服务端。
客户端程序由发送子程序、接收子程序和主程序组成。
发送子程序负责连接服务端、发送数据；接收子程序负责连接服务端、接收数据。
主程序负责整个程序的调度和控制，完成数据的发送和客户机的相关内容显示，如下图所示。
6、程序部分
************************************client.c*************************************
学号:
162040197
姓名：
许超
程序内容：
客户端程序
************************************client.c*************************************
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineSERVPORT2222
#defineBACKLOG10
#defineMAX_CONNECTED_NO10
#defineMAXDATASIZE1024
charserver_ip[20];
voidTCP_Send（char*buf,intlen）
{
intsockfd,sendbytes;
structhostent*host;
structsockaddr_inserv_addr;
//获取服务器IP地址
if（（host=（structhostent*）gethostbyname（server_ip））==NULL）
{
perror（"gethostbyname:
"）;
exit
（1）;
}
//建立套接字
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==-1）
{
perror（"socketerror:
"）;
exit
（1）;
}
serv_addr.sin_family=AF_INET;
serv_addr.sin_port=htons（SERVPORT）;
//将服务器IP地址转换
if（inet_pton（AF_INET,server_ip,&serv_addr.sin_addr）<=0）
{
printf（"[%s]isnotavalidIPaddress\n",server_ip）;
exit
（1）;
}
bzero（&（serv_addr.sin_zero）,8）;
//连接服务器
if（connect（sockfd,（structsockaddr*）&serv_addr,sizeof（structsockaddr））==-1）
{
perror（"connecterror:
"）;
exit
（1）;
}
//发送数据
if（（sendbytes=send（sockfd,buf,len,0））!
=len）
{
perror（"senderror:
"）;
exit
（1）;
}
close（sockfd）;
}
intTCP_Recv（char*buf,intlen）
{
intsockfd,sendbytes,recvbytes;
structhostent*host;
structsockaddr_inserv_addr;
//获取服务器IP地址
if（（host=（structhostent*）gethostbyname（server_ip））==NULL）
{
perror（"gethostbyname:
"）;
exit
（1）;
}
//建立套接字
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==-1）
{
perror（"socketerror:
"）;
exit
（1）;
}
serv_addr.sin_family=AF_INET;
serv_addr.sin_port=htons（SERVPORT）;
//将服务器IP地址转换
if（inet_pton（AF_INET,server_ip,&serv_addr.sin_addr）<=0）
{
printf（"[%s]isnotavalidIPaddress\n",server_ip）;
exit
（1）;
}
bzero（&（serv_addr.sin_zero）,8）;
//请求连接服务器
if（connect（sockfd,（structsockaddr*）&serv_addr,sizeof（structsockaddr））==-1）
{
perror（"connecterror:
"）;
exit
（1）;
}
//接收数据
if（（recvbytes=recv（sockfd,buf,len,0））==-1）
{
perror（"recverror:
"）;
exit
（1）;
}
close（sockfd）;
returnrecvbytes;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
charbuf[MAXDATASIZE];
charname[40];
intfd,size,recvbytes;
unsignedintfilelen;
strcpy（name,argv[1]）;//从命令第二个字符串中获取传输文件的名字
strcpy（server_ip,argv[2]）;//从命令第三个字符串中获取服务器IP地址
if（argc<1）
{
fprintf（stderr,"Pleaseentertheserver'shostname!
\n"）;
exit
（1）;
}
printf（"TheServer'sIPaddressis:
%s\nPORTis:
%d\n",server_ip,SERVPORT）;
TCP_Send（"Start",6）;
printf（"请求已发送，等待许可\n"）;
TCP_Send（name,sizeof（name））;
recvbytes=TCP_Recv（buf,MAXDATASIZE）;
if（strcmp（buf,"Yes"）==0）
{
printf（"请求接收，开始传输！
\n"）;
if（（fd=open（argv[1],O_RDONLY,0666））<0）
{
perror（"openfileerror"）;
exit
（1）;
}
printf（"文件名：
%s\n",argv[1]）;
//计算所传送文件的大小
filelen=lseek（fd,0,SEEK_END）;
if（filelen<1024）
printf（"文件大小:
%dBytes!
\n",filelen）;
elseif（filelen<1024*1024）
printf（"文件大小:
%5.2fKBytes!
\n",（double）filelen/1024）;
else
printf（"文件大小:
%5.2fMB!
\n",（double）filelen/1024/1024）;
lseek（fd,0,SEEK_SET）;
while
（1）{
size=read（fd,buf,MAXDATASIZE）;
if（size!
=0）
{
TCP_Send（buf,size）;
//传输过程中显示传输进度以及传输速率
printf（"发送中××××××>\r"）;
}
elseif（size==0）
{
TCP_Send（"Over",5）;//客户端发送“over”作为发送结束标志
printf（"\n发送文件成功！
\n"）;
close（fd）;
exit（0）;
}
}
}
else
printf（"服务器拒绝请求！
\n"）;
exit（0）;
}
************************************server.c************************************
学号:
162040197
姓名：
许超
程序内容：
服务端程序
************************************server.c************************************
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineSERVPORT2222
#defineBACKLOG10
#defineMAX_CONNECTED_NO10
#defineMAXDATASIZE1024//定义每次发送的长度为1k
structsockaddr_inserver_sockaddr,client_sockaddr;
intsin_size,recvbytes,fd,size,flag=1;
intsockfd,client_fd;
charbuf[MAXDATASIZE];
//接收数据
intTCP_Recv（char*buf）
{
intre;
if（（client_fd=accept（sockfd,（structsockaddr*）&client_sockaddr,&sin_size））==-1）
{
perror（"accepterror"）;
exit
（1）;
}
if（（re=recv（client_fd,buf,MAXDATASIZE,0））==-1）
{
perror（"recverror"）;
exit
（1）;
}
close（client_fd）;
returnre;
}
//发送数据
voidTCP_Send（char*buf,intlen）
{
if（（client_fd=accept（sockfd,（structsockaddr*）&client_sockaddr,&sin_size））==-1）
{
perror（"accepterror"）;
exit
（1）;
}
if（（send（client_fd,buf,len,0））==-1）
{
perror（"senderror"）;
exit
（1）;
}
close（client_fd）;
}
intmain（void）
{
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==-1）
{
perror（"socketerror"）;
exit
（1）;
}
printf（"socketsuccess!
\nsockfd=%d\n",sockfd）;
server_sockaddr.sin_family=AF_INET;
server_sockaddr.sin_port=htons（SERVPORT）;
server_sockaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
bzero（&（server_sockaddr.sin_zero）,8）;
//端口与IP绑定
if（bind（sockfd,（structsockaddr*）&server_sockaddr,sizeof（structsockaddr））==-1）
{
perror（"binderror"）;
exit
（1）;
}
printf（"bindsuccess!
\n"）;
//监听
if（listen（sockfd,BACKLOG）==-1）
{
perror（"listenerror"）;
exit
（1）;
}
printf（"listening.......\n"）;
sin_size=sizeof（structsockaddr_in）;
while
（1）
{
recvbytes=TCP_Recv（buf）;
if（strcmp（buf,"Over"）==0）//收到“Over”则结束接收
{
close（fd）;
close（sockfd）;
printf（"文件接收成功！
\n"）;
exit（0）;
}
elseif（strcmp（buf,"Start"）==0）//收到“Start”则开始接收
{
charname[40];
charpath[60]="./recv/";
charyn;
recvbytes=TCP_Recv（name）;
printf（"是否愿意接收文件---%s（Y/N）?
请输入：
\n",name）;
scanf（"%c",&yn）;
if（（yn=='y'）||（yn=='Y'））
{
DIR*mydir=NULL;
structdirent*myitem=NULL;
TCP_Send（"Yes",4）;//发送"Yes"表明同意客户端发送数据
if（（mydir=opendir（path））==NULL）
if（mkdir（path,0777）<0）
{
printf（"mkdirerror!
\n"）;
exit
（1）;
}
if（（fd=open（strcat（path,name）,O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,00700））==-1）
{
perror（"openfileerror"）;
exit
（1）;
}
printf（"成功写入文件！
\n"）;
}
elseif（（yn=='N'）||（yn=='n'））
{
printf（"拒绝接收文件!
继续监听！
\n"）;
TCP_Send（"No",3）;//发送"No"表明拒绝客户端发送数据
bzero（buf,MAXDATASIZE）;
}
}
else
write（fd,buf,recvbytes）;
}
close（fd）;
close（sockfd）;
exit（0）;
}
7、程序运行截图
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