基于TCP协议的网络通信设计与实现.docx

基于TCP协议的网络通信设计与实现.docx

《基于TCP协议的网络通信设计与实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于TCP协议的网络通信设计与实现.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于TCP协议的网络通信设计与实现

基于TCP协议下的简单网络通信与实现

摘要

本文设计并实现了在Windows下基于局域网内的TCP协议的简单即时通信系统，系统采用TCP/IP模式，底层通信通过SOCKET套接字接口对端口进行监听，当有消息发送来时，做出相应的处理，服务器负责客户端的登录验证。

本文首先讨论了套接字创建、绑定、将套接字设置为监听模式、接受信息和关闭套接字从而实现简单的网络通信,然后阐述了如何使用C++来模拟基于TCP协议下的客户服务方式的网络通信过程。

由于在此设计中主要是使用C程序的形式来模拟TCP协议的传输方式,从而实现面向对象的可靠传输，在这种情况下无需对IP协议进行讨论.

关键字:

套接字TCP协议

1、引言………………………………………………………………………………….。

。

。

1。

1、课程背景。

。

.。

...。

.。

。

。

.。

。

..。

。

.。

。

.。

。

。

。

。

。

..。

。

。

..。

...。

...。

。

.。

..。

...。

。

。

.。

...。

........。

.....。

.。

..。

。

。

。

。

.。

.。

。

。

..。

。

.。

.。

..。

。

。

.。

.。

。

1。

2、相关技术介绍。

。

。

....。

。

.。

.。

.。

......。

。

。

...。

。

。

....。

.。

.。

....。

。

。

。

。

..。

.。

..。

.。

。

。

...。

。

.。

.。

.....。

。

.。

。

.。

....。

.。

.。

.。

..。

。

。

.。

...。

1。

3、TCP协议…………………………………………………………………………

1。

4、TCP——传输控制协议…………………………………………………………。

1。

5、套接字……………………………………………………………………………

2、系统框架。

。

..。

。

。

。

。

.。

.。

。

。

...。

.。

.。

。

。

.......。

.。

。

。

。

。

。

。

.。

....。

...。

。

.。

。

。

.。

..。

.。

....。

.。

.。

.。

。

。

。

。

.。

。

..。

.。

.。

....。

.。

。

...。

.。

。

。

.。

...。

.。

.。

。

.。

.。

.

3、系统设计流程图。

.。

.。

...。

..。

....。

。

.。

...。

。

。

.。

.。

。

.。

..。

.。

。

.。

.。

.....。

.。

.。

。

。

..。

。

。

.。

.。

。

。

.。

。

。

..。

.。

.。

。

。

。

。

。

。

.。

。

...。

。

。

。

。

...。

.....。

。

.。

.。

4、系统的实现。

....。

。

.。

.。

。

。

.。

..。

.。

。

。

。

。

。

。

...。

.。

.....。

。

.。

.。

。

..。

。

。

。

。

.。

.。

..。

。

...。

.。

.。

.。

...。

。

.。

。

。

。

。

.。

..。

..。

。

.。

..。

...。

。

..。

。

.。

.。

.。

.。

。

。

。

。

..

4。

1、服务器端程序..。

....。

..。

.。

。

.。

。

。

。

。

。

...。

。

。

...。

....。

.。

.。

...。

。

。

.。

。

。

.。

。

。

..。

....。

.。

.。

。

..。

..。

。

。

.。

.。

。

。

.。

。

.。

.......。

。

......。

。

.....。

.

4。

2、客户端程序。

...。

。

。

.。

.。

..。

...。

...。

。

。

....。

。

.。

...。

。

。

。

。

..。

。

.......。

。

...。

.。

.。

.。

。

。

。

。

。

...。

。

...。

.。

。

。

.。

.。

。

..。

。

..。

。

...。

...。

...。

。

..。

.。

..

结论……………………………………………………………………………………

参考文献………………………………………………………………………………

1、引言

1.1、课题背景

TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划部署（DARPA）的一项研究计划——实现若干台主机的相互通信。

现在，TCP/IP已成为Internet上通信的工业标准。

因为OSI模型的七层参考模型比较复杂,并且在实际运用中难以实现，所以目前应用比较多的是TCP/IP模型，该模型包括4个层次：

应用层

运输层

网络层

网络接口层

对于TCP/IP网络层次模式，核心协议是网络层的IP协议，和运输层的TCP协议,这也是为何成为TCP/IP协议的缘由。

1.2、相关技术介绍

NET开发平台及C＃。

NET开发语言

NET框架是Microsoft公司推出的一种全新的开发平台,提供了统一的、面向对象并且可以扩展的编程类库和完善的集成开发环境，大大简化了应用程序的开发过程，并且具有良好的移植性和安全性。

微软为了推行.NET战略，特别为.NET平台设计了一种语言——C＃。

C＃是由C和C++派生而来的一种“简单、流行、面向对象、类型安全”的程序设计语言，其综合了Visualbasic的高效率和C++的强大功能，然而更多的人感觉C＃更类似JAVA.事实上C#融合了大量的JAVA思想，C＃是.NET的关键性语言，它是整个.NET平台的基础。

与C＃相比，。

NET所支持的其它语言显然是配角，包括VC++。

NET在内。

但是微软并没有打算放弃VC++.NET,相反，微软对VC++。

NET有着另一番独特的打算,VC++.NET的定位与C#不完全重合，VC++.NET应用范围仍强于C#，这一点无论对微软公司还是软件业应用现状都非常重要。

可见VC++。

NET在NET框架中已经退化成了底层的语言了，就像C++之前的标准C语言一样,以后将只有开发底层或桌面程序的程序员使用它。

它虽然仍旧强大，但是已经不是主流，而主流就是C#语言.

1。

3、TCP协议

TCP/IP网络协议

协议是对等的网络实体之间通信的规则，可以简单地理解为网络上各计算机彼此交流的一种“语言”.网络通信协议设计的基本原则是层次化，层和协议的集合被称为网络体系结构。

相邻层之间的接口定义了下层向上层提供的基本操作和服务，下层向上层提供的服务分两种形式:

面向连接的服务和无连接的服务。

计算机网络中已经形成的网络体系结构主要有两个:

OSI参考模型和TCP/IP参考模型。

TCP/IP参考模型是因特网（Internet）的基础。

和OSI的7层协议相比，TCP/IP协议只有4个层次。

通常说的TCP/IP是一组协议的总称，TCP/IP实际上是一个协议族，包括100多个相互关联的协议，其中IP（InternetProtocol，网际协议）是网络层最主要的协议;TCP（TransmissionControlProtocol,传输控制协议）和UDP（UserDatagramProtocol,用户数据报协议是传输层中最主要的协议）,一般认为IP、TCP、UDP是最根本的三种协议，是其他协议的基础.

1.4、TCP——传输控制协议

面向连接的通信可以使用可靠通信，在这时候，第四层协议发送数据接收方的确认，如果未收到数据或者数据被损坏,则请求重新传输.TCP协议就使用这种可靠通信.

使用TCP协议的应用层协议包括HTTP、FTP、SMTP和Telnet等。

TCP要求在发送数据之前必须打开连接。

服务器应用程序必须执行一个称作被动打开（passiveopen）的操作,以利用一个已知的端口号创建一个链接，这是，服务器并不是对网络进行呼叫，而是侦听并等待引入的请求.客户应用程序必须执行一个主动打开（activeopen）,为此，它向服务器应用程序发送一个同步序列号（SYN）以标识连接。

客户应用程序可以将动态端口号作为本地端口使用。

服务器必须向客户发送一个确认（ACK）以及服务器的序列号（SYN）.随后，客户回复一个ACK，这样就建立了链接。

现在可以发送和接收消息了.接收消息后，总是返回ACK消息。

如果在收到ACK之前发送方已经超时，则消息将被放到重发队列中以再次发送。

由于它的握手机制，所以TCP协议比较复杂并且费时，但此协议在处理数据时对数据包的传送有保障，从而使得在应用程序协议中不需要再包括该功能。

1。

5、套接字

套接字这个术语并没有定义某个协议:

它具有两层含义,但两者都与一个协议相关。

第一个含义是套接字编程API，它最初由伯克利大学为BSDUNIX而创建。

BSD套接字在经过修改后被用作Windows环境的编程接口（并且被命名为WinSock）。

WinSockAPI被包装在System.Net。

sockets命名空间的。

NET类中.WindowsSockets是一个独立于协议的编程接口，用于编写网络应用程序。

套接字的第二层含义表示一个用于在进程间进行通信的终端。

在TCP/IP中，每个终端都与一个IP地址和一个端口号绑定。

我们必须对流式套接字和数据报套接字这两种类型进行区分.流失套接字用TCP/IP协议来使用面向连接的通信；另一方面，数据报套接字用UDP/IP来使用无连接通信。

2、系统框架

3、系统设计

4、系统的实现

4.1、服务器端程序

#include

h>

＃include〈stdio。

h>

Voidmain（）

{

//加载套接字库

WORDwVersionRequested；

WSADATAwsaDdata；

Interror;

wVersionRequested=MAKEWORD（1，1）;

err=WSAStarup（wVersionRequested，&wsaDATA）；

if（err!

=0）｛

return;

｝

If（LOBYTE（wsadata。

wVersion）！

=1｜|HIBYTE（wsadata.wVersion）!

=1）

｛

WSACleanup（）；

Return;

｝

//创建用于监听的套接字

SOCKETsockSrv=socket（AF-INET,SOCK—STREAM,0）；

SOCKADDR—INaddrSrv；

addrSrv。

sin-addr。

S—un.S-addr=hotonl（INADDR-ANY）;

addrSrv。

sin-family=AF-INET；

addrSrv。

sin—port=htons（6000）

//绑定套接字

Bind（sockSrv,（SOCKADDR*）&addrSrv，sizeof（SOCKADDR））；

//将套接字设为监听模式，准备接收客户请求

Listen（sockSrv，s）;

SOCKADDR—INaddrClient；

Intlen=sizeof（SOCKADDR）；

While

（1）

{

//等待客户请求到来

SOCKETsockConn=accept（sockSrv,（SOCKADDR＊）&addrClient,&len）；

CharsendBuf（100）；

Sprintf（sendBuf,）”Welcom%stohttp:

//www.sunxin。

org”，ine—ntoa（addrClient。

sin—addr））;

//发送数据

Send（sockConn,sendbuf，strlen（sendBuf）+1，0）；

CharrecvBuf（100）;

//接受数据

Recv（sockConn，recvBuf，100,0）;

//打印接受的数据

Printf（“%s\n”，recvBuf）；

//关闭套接字

Closesocket（sockConn）；

}

}

4。

2、客户端程序

#include〈Winsock2。

h>

#include〈stdio。

h>

Voidmain（）

｛

//加载套接字库

WORDwVersionRequested;

WSADATAwsaDdata;

Interror；

wVersionRequested=MAKEWORD（1,1）;

err=WSAStarup（wVersionRequested，＆wsaDATA）;

if（err！

=0）{

return;

}

If（LOBYTE（wsadata.wVersion）！

=1｜|HIBYTE（wsadata。

wVersion）！

=1）

｛

WSACleanup（）；

Return;

｝

//创建套接字

SOCKETsockSrv=socket（AF-INET，SOCK—STREAM,0）;

SOCKADDR-INaddrSrv；

addrSrv。

sin-addr。

S—un.S—addr=hotonl（INADDR—ANY）；

addrSrv。

sin—family=AF—INET;

addrSrv.sin-port=htons（6000）

//向服务器发出连接请求

Connect（sockClient,（SOCKADDR＊）＆addrSrv,sizeof（SOCKADDR））；

//接受数据

CharrecvBuf［100]；

Recv（sockClient,recvBuf，100，0）;

Printf（“%s\n",recvBuf）；

//发送数据

Send（sockClient，”Thisislisi”,strlen（“Thisinlisi”）+1，0）；

//关闭套接字

Closesocket（sockConn）；

WSACLeanup（）；

}

｝

结论

在此设计中仅仅适合于数量少的计算机间的通信，其中一个缺陷是，当多台计算机同时进行通信时，会照成网络拥塞，可能导致消息传输中丢失，此设计没有做出解决的方案,但有这样的方案猜想，为了解决拥塞问题，可以使用慢开始、拥塞避免、快从传和快恢复算法，进而改进此设计，但是这会涉及大量的数学运算。

此设计还存另一个缺陷，没有实现可靠传输,TCP协议的可靠传输机制是用字节的序号进行传输控制，而这里仅是监听端口是否有数据发送，如果有,就接收,没有就继续监听。

参考文献

[1]孙鑫，VC++深入详解［M］北京：

电子工业出版社，2012。

7：

528—546

［2］谢希仁，计算机网络[M］北京:

电子工业出版社，2008.1：

180—210