实验四 客户服务器通信.docx
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实验四客户服务器通信
实验四客户/服务器通信实验
一、实验目的
1．学习Linux的网络编程的基本知识
2．理解socket结构和机制
3．编写简单客户/服务器通信程序
二、实验内容
1．了解Linux的网络编程的基本知识：
TCP/IP协议，寻址机制，客户/服务器通信机制；
2．理解端口的概念，熟悉socket有关的编程结构和函数，比如：
socket（）,bind（）,connect（）,listen（）,accept（）,send（）,recv（）,close（）；
3．自己编写ip2uint（）函数，把IP地址转换为unsignedint格式；
4．参考附录中的源文件，在两个虚拟控制台分别实现分别服务器端和客户端功能，实现以下功能：
1）服务器端程序通过一个连接向客户端发送字符串"Hello，world!
＼n”，画出客户端程序和服务器端程序的流程图；
2）服务器端程序通过一个连接向客户端发送由客户端指定的文件，画出客户端程序和服务器端程序的流程图；
5．在虚拟控制台分别编译、调试程序；
三、实验指导与步骤
按照以下步骤分别实现功能1和功能2：
1、首先编写好服务器和客户端程序；
2、打开一个虚拟终端，用gcc编译预先写好的服务器和客户端程序；
3、运行服务器程序；
4、打开另一个虚拟终端，运行客户端程序，连接成功后服务器给客户端发送数据；
四、实验报告要求
1．实验目的
2．实验内容
3．实验步骤
记录自己实际完成的步骤，实验过程中所碰到的难题以及你解决问题的步骤和方法；
4．实验技巧和心得体会
附录：
简单的客户/服务器通信示例
一个建立分布式应用时最常用的范例便是客户机／服务器模型。
在这种方案中，客户应用程序向服务器程序请求服务，这种方式隐含了在建立客户机／服务器间通信的非对称性。
客户机／服务器模型工作时要求有一套为客户机和服务器所共识的协议，以保证服务能够被提供或被接收，它必须在通信的两端都被实现。
在非对称协议中，一方为主机（服务器），另一方则是从机（客户机）。
当服务被提供时必然存在“客户进程”和“服务进程”。
一个服务器通常在一个众所周知的端口监听对服务的请求。
也就是说，服务器一直处于休眠状态，直到一个客户对这个服务的端口提出连接请求。
在这个时刻，服务程序被唤醒并且为客户提供服务，对客户的请求做出了适当的反应。
其流程见图1。
例1：
服务器端程序通过一个连接向客户发送字符串"Hello，world!
＼n”。
在PC机上运行服务器端程序，在开发板上运行客户端程序并输入服务器的IP地址，则开发板的LCD屏上能显示该字符串。
服务器端发送程序host.c：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineMYPORT3000/*定义服务器的监听端口*/
#defineMax100/*定义了服务器一次可以发送的字符数目*/
#defineBACKLOG10/*BACKLOG指定在请求队列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待accept（）函数接受它们*/
main（）
{
intsock_fd,new_fd,numbytes,i;/*sock_fd,new_fd是套接字描述*/
charbuf[Max];/*发送数据的缓冲区*/
structsockaddr_inmy_addr;/*服务器的地址结构体*/
structsockaddr_intheir_addr;/*主机的地址结构体*/
intsin_size;
if（（sock_fd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==−1）/*建立流式套接字描述符*/
{perror（"socket"）;
exit
（1）;
}
/*服务器结构体的地址赋初值*/
my_addr.sin_family=AF_INET;
my_addr.sin_port=htons（MYPORT）;/*服务器的端口号*/
my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
bzero（&（my_addr.sin_zero）,8）;/*填充0，凑齐长度*/
if（bind（sock_fd,（structsockaddr*）&my_addr,sizeof（structsockaddr））==−1）/*绑定*/
{perror（"bindB"）;/*绑定失败*/
exit
（1）;
}
if（listen（sock_fd,BACKLOG）==−1）/*监听端口是否有请求*/
{perror（"listen"）;/*监听失败*/
exit
（1）;
}
while
（1）
{
sin_size=sizeof（structsockaddr_in）;
if（（new_fd=accept（sock_fd,（structsockaddr*）&their_addr,&sin_size））==−1）
{perror（"accept"）;
continue;
}
printf（"server:
gotconnectionfrom%s\n",inet_ntoa（their_addr.sin_addr））;
if（!
fork（））/*子进程代码段：
创建一个子进程，用来处理与刚建立的套接字的通信*/
{if（send（new_fd,"Hello,World!
\n",14,0）==−1）/*发送字符串*/
{perror（"send"）;
close（new_fd）;
exit
（1）;
}
close（new_fd）;/*父进程不再需要该socket*/
}
}
while（waitpid（−1,NULL,WNOHANG）>0）;/*等待子进程结束，清除子进程所占用资源*/
return0;
}
服务器首先创建一个socket，然后将该socket与本地地址/端口号捆绑，成功之后就在相应的socket上监听，当accpet捕捉到一个连接服务请求时，就生成一个新的socket，并调用fork（）函数产生一个子进程与客户机通信。
该子进程处理数据传输部分，通过这个新的socket向客户端发送字符串"Hello，world!
\n"，然后关闭该socket。
fork（）函数语句是一个单调用双返回的函数。
若调用成功，在子进程中返回的值为0，在父进程中返回子进程的进程标识号；若调用失败，则返回−1。
包含fork函数的if语句是子进程代码部分，它与if语句后面的父进程代码部分是并发执行的。
客户端接收程序ethernet.c：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include"../gui/gui.h"/*用于LCD屏的显示*/
#definePORT3000/*定义连接到服务器的端口号*/
#defineMAXDATASIZE100/*客户机一次可接收的最大传输量*/
/*延时程序，用于LCD屏的显示*/
voiddelay（）
{inti,j;
for（i=0;i<4500;i++）
for（j=0;j<4000;j++）{}
}
/*将命令行输入的字符串IP地址转换成connect函数可识别的整数uiip*/
intaiptoi（char*pszip,unsignedint*piip）
{
charpsziphere[17],*psztmp1,*psztmp2,*pchar;/*定义指针*/
inti;
bzero（psziphere,17）;/*清空将要进行操作的数组*/
strcpy（psziphere,pszip）;/*将要转换的IP地址存入该数组*/
strcat（psziphere,"."）;/*在IP地址串的末尾加“·”*/
for（i=0,psztmp1=psziphere,pchar=（char）piip;i<4;i++）
/*循环4次，将“·”转变成0，并将字符串型转换成整型*/
{
if（（psztmp2=strstr（psztmp1,"."））==NULL）/*psztmp2返回指向字符“·”位置的指针*/
return0;
psztmp2[0]=0;
（pchar+i）=atoi（psztmp1）;/*调用atoi（）函数，将字符串转换成整数*/
psztmp1=psztmp2+1;/*指针psatmp1移到下一段的开始*/
}
return1;
}
intmain（intargc,char**argv）
{
intsockfd,numbytes;
unsignedintuiip;
charbuf[MAXDATASIZE];
inti;
structsockaddr_inservaddr;
if（!
aiptoi（argv[1],&uiip）||argc<=1）/*检查IP地址格式是否正确及IP是否输入*/
{
printf（"theipisnotcorrectorhavenotinputtheip!
\n"）;
return0;
}
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==−1）/*建立流式套接字描述符*/
{perror（"socket"）;
exit
（1）;
}
/*给定主机信息*/
servaddr.sin_family=AF_INET;
servaddr.sin_port=htons（PORT）;
bzero（&（servaddr.sin_zero）,8）;
servaddr.sin_addr.s_addr=uiip;
if（connect（sockfd,（structsockaddr*）&servaddr,sizeof（structsockaddr））==−1）/*建立连接*/
{
printf（"Can'tconnecttotheserver!
\n"）;
return0;
}
initgraph（）;/*初始化显示环境*/
if（（numbytes=recv（sockfd,buf,MAXDATASIZE,0））==−1）/*接收服务器传送过来的字符串*/
{perror（"recv"）;
exit
（1）;
}
buf[numbytes]='\0';
clearscreen（）;/*清屏*/
textout（0,0,buf,0xffff,0x1111）;/*显示字符串*/
delay（）;
clearscreen（）;
close（sockfd）;
return0;
}
函数aiptoi（）处理的是字符串型的IP地址。
首先将该字符串存放入psziphere[]数组中，“psztmp1=psziphere”语句将字符串的首地址赋给psztmp1。
为了便于使用循环，调用strcat（psziphere,"."），将符号“·”添加到字符串尾部。
接着循环开始，先找到第一个“·”的位置，psztmp2指向该处，并将该处赋为0（作为字符串的串结束符），调用函数atoi（psztmp1），此时psztmp1指向的是psziphere[]数组的首地址，该函数将psztmp1指针所指处到其后面字符串串结束符处（即psztmp2处）的字符串转换成整型数，并存放到pchar[]数组中。
然后，将psztmp1指针指向psztmp2所指的下一个字符，准备开始下一个循环。
以IP地址“192.168.2.100”为例，第一个循环中，psztmp1指向了“192.”的“1”处，而psztmp2指向了“192.168”的“·”处，并将该串改为“196\0168”；atoi（psztmp1）函数将该串转换成整数192；然后psztmp1指向了字符串“196\0168”中的“1”；经过四次循环，用“·”分开的四段字符串就可以转换成整数了。
客户端代码相对来说要简单一些，首先通过命令行得到服务器的IP地址，然后创建一个socket，调用connect函数与服务器建立连接，连接成功之后接收从服务器发送过来的数据，最后关闭socket，结束程序。
无连接的客户/服务器程序的在原理上和连接的客户/服务器是一样的，两者的区别在于无连接的客户/服务器中的客户一般不需要建立连接，而且在发送接收数据时，需要指定远端机的地址。
例2：
在PC机上运行一个发送程序，将一文件（图片或文本文件）通过网口传送到开发板，并在LCD上显示该文件。
该程序的流程如图2所示。
服务器端发送程序host.c：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineMYPORT3000/*定义服务器的监听端口*/
#defineBACKLOG10/*BACKLOG指定在请求队列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待accept（）函数接受它们*/
intmain（）
{intsock_fd,new_fd;/*sock_fd,new_fd是套接字描述*/
charfilename[20];/*存放要传送文件的文件名*/
structsockaddr_inmy_addr;/*服务器的地址结构体*/
structsockaddr_intheir_addr;/*主机的地址结构体*/
intsin_size;
FILE*fp;
charszsendbuf[1024],head[8];/*发送数据缓冲区大小为1K*/
intnsize,allsize=0;;
int*phead=head+4;
if（（sock_fd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==−1）/*建立流式套接字描述符/
{perror（"socket"）;
exit
（1）;
}
/*服务器结构体的地址赋初值*/
my_addr.sin_family=AF_INET;
my_addr.sin_port=htons（MYPORT）;/*服务器的端口号3000*/
my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
bzero（&（my_addr.sin_zero）,8）;/*填充0，凑齐长度*/
if（bind（sock_fd,（structsockaddr*）&my_addr,sizeof（structsockaddr））==−1）/*绑定*/
{perror（"bindB"）;/*绑定失败*/
exit
（1）;
}
if（listen（sock_fd,BACKLOG）==−1）/*监听端口是否有请求*/
{perror（"listen"）;/*监听失败*/
exit
（1）;
}
while
（1）
{sin_size=sizeof（structsockaddr_in）;
if（（new_fd=accept（sock_fd,（structsockaddr*）&their_addr,&sin_size））==−1）
{perror（"accept"）;
continue;
}
printf（"server:
gotconnectionfrom%s\n",inet_ntoa（their_addr.sin_addr））;
read（new_fd,filename,20）;/*从端口读文件名*/
printf（"%s\n",filename）;
if（（fp=fopen（filename,"r"））==NULL）/*打开文件*/
{printf（"Can'tfindthefile"）;
exit
（1）;
}
nsize=1024;
allsize=0;
/*每次从文件读取1024个字节发送出去，若读出少于1024个字节，则认为已到达文件末尾*/
while（nsize==1024）
{bzero（szsendbuf,1024）;/*清空缓冲区*/
/*从文件中读取并发送到缓冲区，填写通信头的数据长度*/
nsize=*phead=fread（szsendbuf,1,1024,fp）;
write（new_fd,head,8）;/*发送协议头*/
nsize=write（new_fd,szsendbuf,nsize）;/*发送数据*/
allsize+=nsize;/*统计发送字节数*/
if（allsize）/*每发送一次，打印当前发送信息*/
printf（"nowsize：
%dthistime%dtimes：
%d\n",allsize,nsize,allsize/1024）;
if（nsize<=0）/*若发送完毕，退出*/
{printf（"Can'tsenddata!
\n"）;
return0;
}
}
close（new_fd）;
fclose（fp）;
}
close（sock_fd）;
return0;
}
字符串的IP和32位整型IP的转换，由函数inet_aton（）和inet_ntoa（）完成。
函数原型：
intinet_aton（constchar*cp，structin_addr*inp）；
char*inet_ntoa（structin_addrin）；
函数里面a代表ascii，n代表network。
第一个函数表示将a.b.c.d的IP地址转换为32位的整型IP，由inp指针指向；第二个是将32位整型IP转换为a.b.c.d的格式。
客户端接收程序file.c：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include"../gui/gui.h"
#definePORT3000
#defineMax60000/*接收文件的最大字节数*/
voiddelay（）
{inti,j;
for（i=0;i<4500;i++）
for（j=0;j<4000;j++）{}
}
intaiptoi（char*pszip,unsignedint*piip）
{
charpsziphere[17],*psztmp1,*psztmp2,*pchar;
inti;
bzero（psziphere,17）;
strcpy（psziphere,pszip）;
strcat（psziphere,"."）;
for（i=0,psztmp1=psziphere,pchar=（char*）piip;i<4;i++）
{
if（（psztmp2=strstr（psztmp1,"."））==NULL）return0;
psztmp2[0]=0;
*（pchar+i）=atoi（psztmp1）;
psztmp1=psztmp2+1;
}
return1;
}
intmain（intargc,char**argv）
{
intsockfd;
unsignedintuiip;
charbuf[MAX],*bmpbuf;
structsockaddr_inmyddr;
FILE*fp;
charszrecvbuf[1024]/*一次接收数据缓冲区大小为1K*/
charhead[8],*filename=”test.bmp”;/*filename指向要传送文件的文件名*/
int*phead=head+4,nsize=1024,allsize=0,i;
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==−1）/*建立流式套接字描述符/
{perror（"socket"）;
exit
（1）;
}
/*给定主机信息*/
myaddr.sin_family=AF_INET;
myaddr.sin_port=htons（PORT）;
bzero（&（myaddr.sin_zero）,8）;
if（!
aiptoi（argv[1],&uiip）||argc<=1）
{
printf（"theipisnotcorrectorhavenotinputtheip!
\n"）;
return0;
}
myaddr.sin_addr.s_addr=uiip;
if（connect（sockfd,（structsockaddr*）&myaddr,sizeof（structsockaddr）））
{
printf（"Can'tconnecttotheserver!
\n"）;
return0;
}
initgraph（）;/*初始化显示环境*/
bmpbuf=（char*）malloc（Max）;/*申请空间，存放整个接收文件*/
bzero（bmpbuf,Max）;/*清空缓冲区*/
write（sockfd,filename,10）;/*将文件名发送给服务器*/
/*每次接收1024个字节，若接收的数据少于1024个字节，则认为已接收完毕*/
while（nsize==1024）
{bzero（szrecvbuf,1024）;/*清空缓冲区*/
read（sockfd,head,8）;/*接收协议头*/
nsize=read（sockfd,szrecvbuf,1024）;/*接收数据*/
/*将接收的数据存入bmpbuf缓冲区*/
strcat（bmpbuf+allsize,szrec
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