Linux下基于socket的文件传输程序设计.docx
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Linux下基于socket的文件传输程序设计
课程设计
课程名称Linux下基于socket的文件传输程序设计
学生学院信息工程学院
专业班级
学号
学生姓名
指导教师
2013年12月27日
引言
在互联网已经基本普及的情况下，人们越来越依赖于信息网络。
因为互联网的使用，我们可以大大的节省了我们的时间及成本。
所以文件、信息的传输已经是人们生活中不可缺少的东西。
而现在主流的应用软件都是基于WINDOWS平台上开发运行的。
Linux操作系统本身具有非常高的安全性，不易感染病毒（这是WINDOWS系统所不能比拟的），而且可移植性强，应用于大多数的服务器。
所以我们应该多开发出适合人们使用的应用软件，使得Linux更加好的为广大网民使用以保障自身的安全性。
本课设主要介绍在Linux下的文件传输原理及功能，虽然不能与主流传输软件的功能相比，但是却是占用的资源比它要少
·1课设背景分析
这次课程设计的要求是在以Linux为内核的操作系统下，实现多线程文件传输系统功能模块。
系统模块分为服务器和客户端两部分，客户端实现对文件的上传、下载和查看服务器默认路径下的文件列表；服务器可以对文件进行管理操作，包括创建、删除和重命名等。
多线程文件传输是一种一对多或者多对多的关系，一般是一个服务器对应着多个客户端。
客户端通过socket连接服务器，服务器要为客户端创建一个单独进程（线程）监听每个客户端的请求。
创建好连接之后文件就可以通过流的形式传输。
linux内核中为我们提供了两种不同形式的读写流，包括read（）、write（）和send（）、recv（）。
客户机对文件的查看指令也是通过流传递给服务器，服务器根据请求类型返回不同相应流。
根据socket原理和特点绘画出链接流程图，将客户机与服务器的相互通信划分为不同的模块，每个模块负责独立的功能项。
服务器输入指令管理目录下的文件，createfilename是创建文件命令，renameoldnamenewname是删除文命令，deletefilename是删除文件命令，同时监听着客户端的请求；客户端向服务器发送上传、下载和查看请求，从而得到不同的相应，包括将文件下载到当前路径下，从当前路径下上传文件给服务器，列出服务器的文件列表。
·2网络通信原理及socket简介
2.1网络通信原理（TCP）
国际标准化组织（ISO）在1978年提出开放系统互连参考模型（OSI:
opensysteminterconnectionreferencemode），该模型是设计和描述网络通信的基本框架。
OSI采用分层的额结构化技术将通信网络分为7层，从低到高为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
TCP/IP参考模型是由美国国防部创建，且发展至今最成功的通信协议模型，与OSI模型对应，它将网络功能分为4层，包括网络接口层、网络层、传输层和应用层，每一层都有对应的协议。
在传输层的主要协议是TCP协议和UDP协议。
socket连接就是基于TCP协议。
TCP是一种可靠地数据传输协议。
它为应用程序提供可靠的通信连接。
适合于一次传输大批数据的情况。
并适用于要求得到响应的应用程序并通过3次握手。
其数据包头格式为：
2.2socket简介
在Linux中的网络编程是通过socket接口来进行的。
socket是一种特殊的I/O接口，它也是一种文件描述符。
它是一种常用的进程之间通信机制，通过它不仅能实现本地机器上的进程之间的通信，而且通过网络能够在不同机器上的进程之间进行通信。
每一个socket都用一个半相关描述{协议、本地地址、本地端口}来表示；一个完整的套接字则用一个相关描述{协议、本地地址、本地端口、远程地址、远程端口}来表示。
socket也有一个类似于打开文件的函数调用，该函数返回一个整型的socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过socket来实现的。
socket是一种套接口，它把网络地址和端口号信息放在一个结构体中，也就是套接字地址结构。
结构图如下：
通用套接口地址数据结构定义在头文件中，形式如下：
structsockaddr
{
uint8_tsa_len;
sa_family_tsa_family;
charsa_data[14];
};
IPv4套接口地址数据结构以socketaddr_in命名，定义在头文件中，形式如下：
structsocketaddr_in
{
unit8_tsin_len;
sa_family_tsin_family;
in_port_tsin_port;
structin_addrsin_addr;
unsignedcharsin_zero[8];
}
下图是TCP套接口通信工作流程图：
通信工作的大致流程：
1）服务器先用socket（）函数来建立一个套接口，用这个套接口完成通信的监听及数据的收发。
2）服务器用bind（）函数来绑定一个端口号和ip地址，是套接口与指定的端口号和ip关联。
3）服务器调用linsten（）函数，是服务器的端口和Ip处于监听状态，等待网络中某一个客户机的连接请求。
4）客户机用socket（）函数建立一个套接口，设定远程ip和端口
5）客户机调用connect（）函数连接远程计算机指定的端口。
6）服务器调用accept（）函数来接受远程计算机的连接请求，建立起与客户机之间的通信连接。
7）建立连接之后，客户机用write（）函数（或send（））想socket中写入数据。
也可以用read（）函数（或recv（）函数）赌气服务器发送来的数据。
8）服务器用read（）函数（或recv（）函数）来读取客户机发来的数据，也可以用write（）函数（或send（）函数）来发送数据。
9）完成通信以后，使用close（）函数关闭socket连接。
·3详细设计过程
·3.1服务器端创建监听与文件管理
服务器负责的功能模块主要有两部分，一是对连接进来客户端所有线程的管理和服务器目录下的文件管理；二是创建线程来单独监听客户端的动作。
为了便于管理，我们创建两个user.txt和client.txt两个文档来分别负责服务器的连接和客户端的连接。
user.txt中存放了服务器名和密码。
client.txt存放了连接客户端名字和密码。
我们首先对服务器的创建有个监测，即在启动时先核实服务器的所有者username和密码password，将输入的用户、密码与user.txt中的用户密码比较，匹配成功则同意启动，否则return-1表失败。
接着创建一个socket套接口，绑定Ip设置客户端的最大连接数为10，然后创建一个sever线程来实现对服务器本身监听动作。
主体代码见最后
接下来创建线程完成对客户端的监听
监听等待连接：
while
（1）
{
sockdata=accept（sockfd,（structsockaddr*）0,（int*）0）;
…………….
我们定义结构体：
structclient_t
{
pthread_ttid;
intconn_fd;
intused;
charname[20];
}p_client[10];
来存放每个客户端的socket信息、线程标识、使用号、连接号和客户名。
创建线程实现单独监听：
p_client[i].conn_fd=sockdata;
p_client[i].used=i;
strcpy（p_client[i].name,client_name）;pthread_create（&p_client[i].tid,NULL,&client_conn,&p_client[i]）
接下来是线程client_conn（）的功能
监听客户端的功能完成。
·3.2客户端连接与文件传输
在客户端这边我们同样适用了检测机制，运行客户机时要将用户名、密码以及ip地址和端口号作为参数输进来，先建立与服务器的连接，然后将用户名和密码发送到服务端检测，如果检测失败则接收到一条拒绝信息，连接断开，如果检测成功则接收到一条确认信息，双方通信开始。
主体代码见最后：
到此为止我们已经实现了服务器和客户端的主体功能，具体代码查看附录文件夹。
具体代码如下：
服务端：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineMAXBUF256
/*-------startoffileListfunctions----------*/
intfileSize（charfileName[]）;
//文件信息
typedefstructfileinfo{
charname[256];
charfullName[1024];
intsize;
time_tmod_time;
chartype[10];
}fileinfo;
//文件列表
typedefstructfilelist
{
fileinfofile;
structfilelist*nextfile;
}fileList;
//functiongetfilelist
//输入目录名
//输出目录下的文件列表头指针
fileList*getFileList（charname[1024]）
{
fileList*head=NULL;
fileList*cur=NULL;
charname_temp[1024];
//目录
DIR*dir;
//目录环境
structdirent*dir_env;
//文件描述
structstatstat_file;
//初始化head
head=（fileList*）malloc（sizeof（fileList））;
head->nextfile=NULL;
//打开目录
dir=opendir（name）;
while（dir_env=readdir（dir））//读文件描述表
{
//排除.和..
if（strcmp（dir_env->d_name,"."）==0||strcmp（dir_env->d_name,".."）==0）
continue;
//把文件全名保存到新变量
strcpy（name_temp,name）;
strcat（name_temp,dir_env->d_name）;
stat（name_temp,&stat_file）;//获取文件描述信息
//将文件信息存放到链表中
//产生临时节点
cur=（fileList*）malloc（sizeof（fileList））;
//cur赋值
//文件名,fullName=cur_dir+"name";
strcpy（cur->file.name,dir_env->d_name）;
strcpy（cur->file.fullName,name_temp）;
//文件大小
//文件类型
if（S_ISDIR（stat_file.st_mode））
{
cur->file.size=0;
strcpy（cur->file.type,"mulu"）;
strcat（cur->file.fullName,"/"）;
}else
{
cur->file.size=stat_file.st_size;
strcpy（cur->file.type,"file"）;
}
//修改日期
cur->file.mod_time=ctime（&stat_file.st_mtime）;
//将临时节点插入head中
if（head->nextfile==NULL）
{
head->nextfile=cur;
cur->nextfile=NULL;
}else
{
cur->nextfile=head->nextfile;
head->nextfile=cur;
}
}
returnhead;
}
//showAllNode
//输入：
目录
//输出:
次目录下所有的文件，和所有目录之下的文件
voidshowAllNode（fileList*head）
{
fileList*temp;
//数组索引
inti=0,j=0;
//如果head为空，直接返回
fileList*headArray[1024];
if（head==NULL）
return;
//输出当前目录
printf（"%s",head->file.fullName）;
printf（"\n"）;
//输出head中的文件
temp=head->nextfile;
charfileListString[MAXBUF];
FILE*file;
char_temp[30];
strcpy（_temp,"temp.txt"）;
file=fopen（_temp,"w"）;
if（file==NULL）{
printf（"Thefileiscreatedfailed!
"）;
exit
（1）;
}
while（temp）
{
//判断是否为文件,是文件显示文件
//若为目录，将目录名放入队列，求队列目录
if（strcmp（temp->file.type,"file"）==0）
{
bzero（fileListString,MAXBUF）;
printf（"file:
%s",temp->file.fullName）;
strcat（fileListString,temp->file.fullName）;
strcat（fileListString,"\n"）;
while（（strlen（fileListString））>0）
{
intwrite_length=fwrite（fileListString,sizeof（char）,strlen（fileListString）,file）;
if（write_length{
printf（"FileWriteintoFailed\n"）;
break;
}
bzero（fileListString,MAXBUF）;
}
}else{
if（i>=1024）
{
printf（"therearetoomanydirecotry\n"）;
return;
}
//头节点初始化
headArray[i]=getFileList（temp->file.fullName）;
//头节点名称
strcpy（headArray[i]->file.fullName,temp->file.fullName）;
i++;
}
temp=temp->nextfile;
}
fclose（file）;
//对目录队列中目录使用递归，直到结束
for（j=0;jshowAllNode（headArray[j]）;
return;
}
//showList
//输入：
列表头
//输出：
显示列表，返回void
voidshowList（fileList*head）
{
//判断head是否为空，若为空直接返回
if（head==NULL）return;
//若不为空则显示它的内容
while（head）
{
printf（"%s\n",head->file.fullName）;
head=head->nextfile;
}
return;
}
/*----------endoffileListfunctions-----------*/
voidmain（）
{
intopt=1;
while（opt!
=0）{
printf（"Pleasechooseyourchoicebellow:
\n"）;
printf（"1:
Managethefiles.\n"）;
printf（"2:
Connecttheclients.\n"）;
charwindow[2];
scanf（"%s",window）;
if（（strncmp（window,"1",1））==0）{
printf（"Pleaseinputyourchoicebellow:
\n"）;
printf（"1:
Createanewfile.\n"）;
printf（"2:
Deleteafile.\n"）;
printf（"3:
Renameaknownfile.\n"）;
charchoice[2];
scanf（"%s",choice）;
if（（strncmp（choice,"1",1））==0）{
printf（"Pleaseinputthenewfilename:
"）;
charfilename[20];
scanf（"%s",filename）;
FILE*file;
file=fopen（filename,"w"）;
if（file==NULL）{
printf（"Thefilecreatedfailed!
\n"）;
}
else{
printf（"Thefilehascreatedsuccessfully.\n"）;
}
continue;
}
elseif（（strncmp（choice,"2",1））==0）{
printf（"Pleaseinputthefilenamewiththefilepathyouwanttodelete:
\n"）;
charfilename[20];
scanf（"%s",filename）;
remove（filename）;
printf（"Thefilehasbeendeletedsuccessfully.\n"）;
continue;
}
else{
printf（"Pleaseinputthefilenameyouwanttorename:
\n"）;
char_old[20];
scanf（"%s",_old）;
printf（"Pleaseinputthenewfilename:
\n"）;
char_new[20];
scanf（"%s",_new）;
intresult=rename（_old,_new）;
if（result!
=0）
printf（"Couldnotrename'%s'\n",_old）;
else
printf（"File'%s'renamedto'%s'\n",_old,_new）;
continue;
}
}
else{
intssock;
intclen;
structsockaddr_inclient_addr,server_addr;
charbuf[MAXBUF];
if（（ssock=socket（AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP））<0）{
perror（"socketerror:
"）;
exit
（1）;
}
printf（"Runtheserversuccessfully.\nAndnowwaitingtheclientcomming...\n"）;
memset（&server_addr,0,sizeof（server_addr））;
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr（"127.0.0.1"）;
server_addr.sin_port=htons（6669）;
if（bind（ssock,（structsockaddr*）&server_addr,sizeof（server_addr））<0）{
perror（"binderror:
"）;
exit
（1）;
}
intwindow=1;
while（window!
=0）{
clen=sizeof（client_addr）;
recvfrom（ssock,（void*）buf,MAXBUF,0,（structsockaddr*）&client_addr,&clen）;
printf（"%s\n",buf）;
if（（strncmp（buf,"0",1））==0）
{
if（（strncmp（buf,"0yy",7））==0）
{
strcpy（buf,"yes"）;
printf（"It'susernameandright.\n"）;
}
else
{
strcpy（buf,"no"）;
printf（"It'susernamebutwrong.\n"）;
}
sendto（ssock,（void*）buf,MAXBUF,0,（structsockaddr*）&client_addr,sizeof（client_addr））;
}
elseif（（strncmp（buf,"1",1））==0）
{
if（（strncmp（buf,"1123",4））==0）
{
strcpy（buf,"yes"）;
sendto（ss
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