Linux下基于socket的文件传输程序设计要点.docx

1、Linux下基于socket的文件传输程序设计要点课 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

2、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

3、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，create filename是创建文件命令，rename oldname newname是删除文命令，delete filename 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

4、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:open system interconnection reference mode)，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

5、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：2.2 socket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

6、、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： struct sockaddr uint8_t sa_len; sa_family_t sa_family; char sa_data14; ; IPv4套接口地址数据结构以socket

7、addr_in命名，定义在头文件中，形式如下： struct socketaddr_in unit8_t sin_len; sa_family_t sin_family; in_port_t sin_port; struct in_addr sin_addr; unsigned char sin_zero8; 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

8、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

9、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

10、，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,(struct sockaddr*)0,(int*)0);. 我们定义结构体： struct client_t pthread_t tid; int conn_fd; int used; char name20;p_client10;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

11、现单独监听：p_clienti.conn_fd = sockdata; p_clienti.used = i;strcpy(p_clienti.name , client_name); pthread_create(&p_clienti.tid,NULL,&client_conn,&p_clienti)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，

12、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 #define MAXBUF 256/*-start of fileList functions-*/int fileSize(char fileName);/文件信息typedef struct fileinfo char name256; char fullName10

13、24; int size; time_t mod_time; char type10;fileinfo;/文件列表typedef struct filelist fileinfo file; struct filelist* nextfile;fileList;/function getfilelist/输入目录名/输出目录下的文件列表头指针fileList * getFileList(char name1024) fileList *head=NULL; fileList *cur=NULL; char name_temp1024; /目录 DIR * dir; /目录环境 struct d

14、irent *dir_env; /文件描述 struct stat stat_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(na

15、me_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; strcp

16、y(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-nextfi

17、le = cur; return head;/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void showAllNode(fileList *head) fileList * temp; /数组索引 int i=0,j=0; /如果head为空，直接返回 fileList * headArray1024; 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; char fileListStri

18、ngMAXBUF; FILE *file; char _temp30; strcpy(_temp,temp.txt); file=fopen(_temp,w); if(file=NULL) printf(The file is created failed!); 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(

19、fileListString,temp-file.fullName); strcat(fileListString,n); while (strlen(fileListString) 0) int write_length = fwrite(fileListString, sizeof(char), strlen(fileListString), file); if (write_length =1024) printf(there are too many direcotryn); return; /头节点初始化 headArrayi = getFileList(temp-file.full

20、Name); /头节点名称 strcpy(headArrayi-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;jfile.fullName); head = head-nextfile; return ;/*-end of fileList functions-*/void main() int opt=1; while(opt!=0) printf(Please choose your choice bellow:n); printf(1:

21、Manage the files.n); printf(2:Connect the clients.n); char window2; scanf(%s,window); if(strncmp(window,1,1)=0) printf(Please input your choice bellow:n); printf(1: Create a new file.n); printf(2: Delete a file.n); printf(3: Rename a known file.n); char choice2; scanf(%s,choice); if(strncmp(choice,1

22、,1)=0) printf(Please input the new file name:); char filename20; scanf(%s,filename); FILE *file; file=fopen(filename,w); if(file=NULL) printf(The file created failed!n); else printf(The file has created successfully.n); continue; else if(strncmp(choice,2,1)=0) printf(Please input the file name with

23、the file path you want to delete:n); char filename20; scanf(%s,filename); remove(filename); printf(The file has been deleted successfully.n); continue; else printf(Please input the file name you want to rename:n); char _old20; scanf(%s,_old); printf(Please input the new file name:n); char _new20; sc

24、anf(%s,_new); int result = rename( _old, _new ); if( result != 0 ) printf( Could not rename %sn, _old ); else printf( File %s renamed to %sn, _old, _new ); continue; else int ssock; int clen; struct sockaddr_in client_addr,server_addr; char bufMAXBUF; if(ssock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP)0

25、) perror(socket error:); exit(1); printf(Run the server successfully.nAnd now waiting the client comming.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,(struct sockaddr *

26、)&server_addr,sizeof(server_addr)0) perror(bind error:); exit(1); int window=1; while(window!=0) clen=sizeof(client_addr); recvfrom(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&client_addr,&clen); printf(%sn,buf); if(strncmp(buf, 0, 1) = 0) if(strncmp(buf, 0yy, 7) = 0) strcpy(buf,yes); printf(Its username and right.n); else strcpy(buf,no); printf(Its username but wrong.n); sendto(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&client_addr ,sizeof(client_addr); else if(strncmp(buf, 1, 1) = 0) if(strncmp(buf, 1123, 4) = 0) strcpy(buf,yes); sendto(ssock,(voi