重庆理工大学电子学院即时通信软件设计课程设计论文.docx

1、重庆理工大学电子学院即时通信软件设计课程设计论文目录前言一、设计目的 1二、设计内容 1三、设计要求 13.1基本要求13.2提高要求1四、设计原理 2五、软件设计55.1软件设计思路 6 5.1.1服务器的实现过程75.1.2客户端的实现过程75.2设计流程图75.2.1服务器流程图75.2.2客户端流程图8六、调试过程9七、实验结果分析11八、体会和建议13参考文献14附录一：服务器端主要源程序清单15附录二：客户端主要源程序清单21摘要：用VC+设计的即时聊天通讯的工具，主要采用client/server结构，并用winsock写实现服务器监听、客户端发送请求信息。服务器端主要完成监听和

2、接收用户的连接请求，以及管理用户之间的通信和用户的状态，比如登陆和退出聊天室。服务器端在启动时先建立一个SOCKET用以监听客户端的连接请求，由客户连接时新建一个SOCKET来进行与用户之间的数据传输，客户退出聊天室时释放该用户占有的SOCKET。客户端主要是客户之间用来法聊天的，客户端启动后首先建立一个SOCKET根据客户输入的服务器的地址和用户名，向服务器发出连接请求，连接成功后就可以用同一个SOCKET用作数据传输，退出聊天室时关闭该SOCKET。一、设计目的通过综合课程设计，使学生能够运用数字信号处理、信号与系统、通信原理、面向对象的程序设计、计算机通信网、通信协议开发及应用等课程的知

3、识来设计一个基于Socket的即时通讯系统，培养学生的动手能力以及分析问题、解决问题的能力。二、设计内容利用vc+/delphi6.0为开发环境的前台开发工具，基于socket接口编程实现服务器与客户端之间的即时通信。并能够编制友好的对话界面，有能力的还可以实现文件、图片的传输，语音的对话等等。三、设计要求基本要求1、熟练掌握面向对象的程序设计方法；2、实现点对点通讯，能进行文字对话传输，包括客户端与服务器端；3、能对系统参数进行配置。提高要求1、实现文件、图片传输；2、语音对话（两人及两人以上）；3、友好的对话界面。四、设计原理1：TCP/IP简介 TCP/IP的历史要追溯到70年代中期，当

4、时ARPA为了实现异种网之间的互连(interconnection)与互通(intercommunication)，大力资助网间网技术的研究和开发，于1977年到1979年推出目前形式的TCP/IP体系结构和协议规范。到今天，TCP/IP技术以及Internet网间网已经为广大计算机工作者。机算机厂商和机算机用户所接受.据统计，到1990年，Internet以包含遍布欧美的五千个活动网络，超过三十万台机算机。作为一种事实上的工标准，TCP/IP技术方兴未艾。2：TCP/IP的网络分层结构 对TCP/IP协议来说，TCP提供传输层服务,IP提供网络层服务。TCP/IP协议组(或Internet协

5、议组)的分层结构及其与OSI模型的对应关系如图4所示。图中有关协议的名称及其基本含义如下：（1）.TCP为传输控制协议(Transmission Control Protocol)。它是提供给用户进程的一个可靠的全双工字节流的面向连接的协议。大多数Internet应用程序使用TCP.因为TCP使用IP，所以整个Internet协议组也常称为TCP/IP协议组。（2）.TCP为传输控制协议(Transmission Control Protocol)。它是提供给用户进程的一个可靠的全双工字节流的面向连接的协议。大多数Internet应用程序使用TCP.。因为TCP使用IP，所以整个（3）.Int

6、ernet协议组也常称为TCP/IP协议组。（4）.ICMP为网间报文控制协议(Internet Control Message Protocol)。（5）.IP：网间协议（Internet Protocol）.IP协议时为了TCP,UDP和ICMP提供分组发送服务协议。（6）.ARP:地址转换协议。（7）.RARP:反向地址转换协议3：socket原理Socket编程界面由4BSD UNIX首先提出,目的是解决网间网进程通信问题。Socket接口为进程间通信提供了一种新的手段,它不但能用于同一机器中的进程之间的通信,而且支持网络通信功能。Socket具有类型，反应了对用户透明的通信特性。微软

7、的Windows Socket规范对Berkley的套接字规范进行了扩展，利用标准的Socket的方法，可以同任何平台上的Socket进行通信；利用其扩展，可以更有效地实现在Windows平台上计算机间的通信。在Delphi中，其底层的Socket减轻了编写计算机间通信软件的难度；Delphi中对Windows Socket进行了有效的封装，使得用户可以很方便地编写网络通信程序。Socket通信在Windows中是排队的形式由操作系统处理，而且接收方和发送方相互协同工作，否则就会造成数据丢失。因此，不能用类似于for语句的循环来实现对多组数据的放松，更不能用循环语句来接受数据。另外，和所有的通

8、信编程一样，Socket编程也遵循数据分包传送这一基本规则。也就是说，在socket编程中，每次发送和接受一个包，以保证数据传输的安全性和稳定性，同时也不至于过多地占用系统资源。Socket编程界面由4BSD UNIX首先提出,目的是解决网间网进程通信问题.Socket接口为进程间通信提供了一种新的手段,它不但能用于同一机器中的进程之间的通信,而且支持网络通信功能.Socket具有类型,反应了对用户透明的通信特性.一个完整的Socket连接用一个相关描述: 协议,本地地址,本地端口,远地地址,远地端口 Socket 是面向客户-服务器模型而设计的,针对客户和服务器程序提供不同的Socket系统

9、调用.不管Socket内部机制如何,它提供给应用程序员的最终界面是一组系统功能调用.下面,我们一一给出重要的Socket系统调用.(1).创建 Socket - socket()调用格式如下: sockid = socket (af,type,protocol) af : 地址族,指本socket所用地址类型. type : 类型,指创建socket的应用程序所希望的通信服务器类型. protocol : 协议,指本socket请求的协议.(2).指定本地地址 - bind()调用bind()将本地socket地址与所创建的socket联系起来,即将本socket地址赋予socket,以指定本

10、地半相关.bind()的作用相当于给socket命名,调用格式为: bind (sockid,localaddr,addrlen) sockid : socket号. localaddr : 本地socket地址. addrlen : 地址长度.(3).建立socket连接 - connect () 与 accept ()调用这两个系统调用用于完成整个相关的建立.其中connect用于建立连接 .调用格为: connect (sockid,destaddr,addrlen) destaddr : 指向对方socket地址(信宿地址)结构的指针. accept : 用于面向连接的服务器,其调用格

11、式为: newsock = accept (sockid,clientaddr,paddrlen) clientaddr : 指向客户socket地址指针. paddrlen : 客户socket地址长度.(4).listen() 调用 此调用用于面向连接服务器,表明它愿意接收连接,listen()在accept()之前调用,格式为: listen (sockid,quelen) quelen : 请求队列长度.(5).发送数据 - write(),writev(),send()与sendto(),sendmsg()用于socket数据发送的系统调用一共有五个,其中三个,write(),wri

12、tev()和send()用于面向连接传输,其余两个用于无连接传输.面向连接的调用可以不指定信宿地址,而无连接的调用必须指定.假如无连接socket的双方均调用过connect(),可以认为是建立有连接的socket,也可以面向连接调用发送数据. 三个面向连接调用三者的格式大致相同: write (sockid,buff,bufflen) : 缓冲发送 writev (sockid,iovector,vectorlen) : 集中发送 send (sockid,buff,bufflen,flags) : 可控缓冲发送 其中buff指向发送缓冲区的指针,bufflen是发送缓冲区大小. 用于无连接

13、数据发送的调用有两个: sendto (sockid,buff,bufflen,flags,dsadd,addrlen) sendmsg (sockid,message,flags):可控集中无连接发送.(6).接收数据 - read(),readv(),recv()与recvfrom(),recvmsg()接收数据与发送数据系统调用是一一对应的,两者参数的最大区别是,前者buffer是一个指针,其所指单元初值为欲读数据长度,调用后的值是实际读出的值.4：服务器socket地址的确定在客户-服务器模型中,所有的作用者都是客户首先发起的(如连接请求,服务请求等),因此客户必须要知道服务器sock

14、et地址,另外,客户调用服务器之前,可以在命令行中给出服务器所在主机的域名,根据域名可以获得服务器主机的地址,系统调用为:hp=gethostbyname(host)。其中host可以是服务器主机域名，返回hp是一个指向主机地址结构的指针。五、软件设计在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器模式，即客户向服务器发出服务请求，服务器接受到请求后，提供相应的服务。在该系统中没有采用简单的点对点通信来实现，而采用了比较典型的客户/服务器模式，因为网间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间既不存在父子关系，又不分享内存缓冲区，因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系

15、，为二者的数据交换提供同步，这就需要借助服务器模式来实现这一功能。Socket实现通信时，服务器端先初始化socket，然后与端口绑定（bind），对端口进行监听（listen）,调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个socket，然后连接服务器（connect）,如果连接成功，这时客户端与服务器的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器接受请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。其实现通信的过程如下图所示：图1.Socket实现过程示意图5.1软件设计思路 用VC+的MFC设计对话聊天软件，要经过界面设计，重载函数

16、，映射控件，编辑函数等几个步骤。设计服务器时，先生成对话框，然后添加两个按钮分别命名为“启动服务器”，“关闭服务器”。“启动服务器”按钮的导向功能是，启动后，服务器自动进行初始化，并创建、绑定套接字，然后进入监听状态，服务器自动进行初始化，点击开始按钮后，服务器创建套接字、绑定、然后进入监听状态，等待客服端连接请求，当有客户端连接时，服务器读取客户端的信息，并读取显示客户端成员信息于列表中。“关闭服务器”的导向功能是，点击后，程序自动关闭套接口和退出服务器。添加一个列表框用于显示读取到的客户端的信息,然后打开类向导，为列表框添加一个成员变量命名为m_msg。新建一个派生于CAsyncScoke

17、t类的新类CNewSocket,此类用于与客户端通信，重载CAsyncScoket的虚函数OnOpen()和OnClose()，当服务器监测到有客户端建立连接时自动调用OnOpen()接收数据并显示在列表框中，服务器的作用是转发数据。客户端与服务器建立原理机制一样，先MFC建立窗口，然后添加三个编辑框“信息显示栏”、“列表框”、“消息编辑框”，两个按钮“发送”、“退出”，两个列表“在线用户列表”、“选择发送对象栏”。“信息显示栏”用于显示接收和发出的消息，“列表框”用于显示在线用户，“消息编辑框”用于编辑待发送的消息，“选择发送对象栏”用于选择发送数据的接收方。5.1.1服务器的实现过程：（1

18、）：打开一个通信通道（本机的某一端口地址）并告知本地主机，它将在某一公认端口号上接受客户请求；（2）：等待客户请求到达该端口；（3）：接受到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。服务完成后，关闭此进程与客户端的通信链路，并终止；（4）：返回第二步，等待另一客户请求；（5）：断开服务器5.1.2客户端的实现过程：（1）：打开一个通信信道，并连接到服务器所在主机的特定端口（可以通过所在服务器的IP地址来进行连接）。（2）：向服务器发送服务请求；（3）：等待服务器端做出相应的处理并接收应答；继续提出请求（4）：请求结束后关闭通信信道并终止连接；5.2软件设计流程图 5.2.1服务器流程图图2.服务

19、器端软件流程图 5.2.2客户端流程图图3.服务器端软件流程图六、调试过程: 在调试中发现，如果忽略下面任何一个环节，都将导致程序编译无法通过，其中主要是语法错误、逻辑错误、设置错误等类型：1.在CChatServerDlg类头文件中枚举类型申明函数enum后面对函数中的成员变量以及数据包进行申明。如本程序中加入SOCKET SocketAccept20;SOCKET SockettoListen; SOCKADDR_IN myaddr,clientaddr;等函数体2.对CChatserverDlg的初始化函数OnInitDialog()中正加如下代码： for(int i=0;i20;i+

20、) SocketAccepti=INVALID_SOCKET;3.没有绑定窗口中各个需要控件的成员变量而直接在程序中使用，会导致连接时程序找不到映射体而失败。4.添加自定义消息时的三个步骤，在.H和.cpp中有三个地方添加：1.消息函数的定义处；2.消息函数映射表处；3.消息函数的申明处本设计程序中的两个自定义函数：添加由用户请求连接时的响应函数：LRESULT CChatserverDlg:OnServerAccept(WPARAM wParam, LPARAM lParam)添加消息和用户的管理函数：LRESULT CChatserverDlg:OnServerreadorclose(WP

21、ARAM wParam, LPARAM lParam)在CChatserverDlg.h头文件中有申明：afx_msg LRESULT OnServerAccept(WPARAM wParam, LPARAM lParam);afx_msg LRESULT OnServerreadorclose(WPARAM wParam, LPARAM lParam);在CChatserverDlg.cpp中也有如下申明：ON_MESSAGE(WM_SERVER_ACCEPT, OnServerAccept)ON_MESSAGE(WM_SOCKET_READ, OnServerreadorclose)5.窗

22、体控件一定要进行成员名设定（如果需要成员变量的），否则在函数编译连接的过程中将会因找不到该函数的申明而报错。如在调试过程中发现m_send = _T();m_read = _T();m_me = _T();三个函数未定义；原因是没有关联成员变量，在窗口中对个相应控件进行关联即解决。6.同时在对空间进行代码连接时，要在类向导的message Maps选项卡里面进行成员功能名得设定，平台会自动生成控件功能函数，编辑功能函数，如果是按键空间，者当点击该空间时，就会自动运行该函数中的程序。7.如果出现连接错误，那么可能是兼容性问题，也可能是软件安装问题，可以很遗憾的告诉你，你的这个问题可能无解；8.C

23、lass中包含了服务器端的所有类和对象的定义，还有全局函数。Fileview中包含了服务器端的所有代码文件，.h结尾的是头文件，类似于C语言中#inclue的头文件，.cpp结尾的程序文件了，是系统的主要部分，体现了各程序文件之间的调用情况，只用修改source和header部分内容。Resource中包含了弹出的那些窗口文件，可进行相应的修改。七、实验结果分析:图4.运行服务器端后图5.启动服务器：图6.启动客户端程序：填写服务器IP和自己的用户名并连接服务器图7.连接服务器成功后提示框图8.连接服务器后两个客户端的通信信息显示1图9.连接服务器后两客户端的通信信息显示2本设计完成了课题的基

24、本要求，客服端可以通过输入IP地址连接到服务器，连接成功后也可以实现数据的收、发和显示。服务器端可以接受连接请求，连接建立后接收数据，显示数据，并转发数据。各部分效果图如上所示，服务器和客服端除了显示接受数据和相应提示语外，还显示当前时间。对话界面相对友好，按钮设计较为完整，可以满足点对点对话的基本需求。但由于各方面原因，未能完成发挥部分。由上可以看出，相较于QQ或MSN软件的对话框，设计的即时通信系统，能够完成简单的两台机子间的对话，但还是存在很多的不完善，比如还不能进行文件和图片的发送以及语音聊天功能的实现，还需要对更高级的实现进行探索。虽然在vc+中使用MFC类库进行即时通信软件的设计很

25、方便，但是要真正熟练运用它来实现网络应用程序的开发，则还需要掌握vc+中种类繁多的库函数，以及其他各类控件。结合本即时通信系统的设计，可以对vc+中winsocket编程做如下总结：1：数据收发是通过会话建立和撤销的；2：客户端是主动连接，服务程序是被动连接，服务器既可以单独设计，也可以设计一个客户端即作为客户端也作为服务器的一体；3：每次收发的数据包，不必关心其大小，socket会自动将它分割成合适的TCP报进行发送，然后会根据接收到的TCP报拼装之后提交用户；4：一个ClientSocket只能建立一个与ServerSocket的连接；5：一个ServerSocket可以建立多个与Clie

26、ntSocket的连接；6：每一对连接都有唯一用于该连接的一对Socket，可以通过Data属性进行标记区分；八、体会和建议:体会：在为期的两周的课程设计中，我对计算机网络通信即VC+编程有了更进一步的了解，并能够实现网络中的计算机之间的简单通信，在这个课程设计期间，我充分地利用了课本上和参考书上的知识。由于没有VC+的相关知识，同时也没有winsocket编程的实际操作经验，最开始得知设计的题目后感到的茫然不知所措，促使我到图书馆，书店或者网络上查阅相关的资料，收集有关网络编程的基本原理方法等方面的资料，以及IP协议，ICMP协议文本。时刻对照老师给的进度安排来调整自己的进度，但现在一步一步

27、的把对话系统编制出来，慢慢的对VC+平台有了一个大致的了解，并学会了一些基础的操作。以及能够较为熟练的操作VC+实现一些较为简单即时通信软件的编写。不敢说自己学到了很多，但是知识在于积累。虽然老师让我们尽量采用delphi软件进行设计，但是由于以前有一点点c的基础，加上VC+类得资料比delphi更容易查到，而且效果也很不错，于是选择了VC+。其实能进行此类通信软件设计的还远不止这两个平台，比如JAVA，VB等都可以实现，但是由于自己知识的积累不够，对于这些语言更是不了解，因此最终决定在网络代码的基础上，运用VC+来实现基本数据传输功能。从选择平台的角度来看，我们平时在学专业上的知识的同时还得

28、多多的学习其它有用的东西。在遇到困难的时候要调整好自己的心态，不要着急，要慢慢的一步一步的去解决。虽然遇到过很多困难，但在老师和同学们的帮助之下都一一解决了，在这里我要感谢他们的帮助，同时也是我认识到书本知识的重要性，这对于我以后的学习将会有十分巨大的作用。建议：可以加长课程设计的时间，像老师说的，搞一个较大的课程，让学生根据实际情况进行分组，这样能够加强学生对追求知识的激情。建立让每一个学生都能够进行答辩这一个过程，为下学期的毕业答辩做准备，让我们能够提前熟悉这样的过程，不至于到毕业答辩时因紧张而不能发挥出自己的真实水平。另外，我相信还是有很多同学像我一样只做出了简单的对话环节，对于图片和文

29、件的传输，语音的对话都还没有做出来，如果条件允许的话，让做出来的同学或者老师给我们演示一下，加深我们的印象。参考文献：1：邱仲潘，柯渝.Visual C+ 6从入门到精通，北京：电子工业出版社，2005；2：沈金龙.计算机通信网M，西安：西安电子科技大学出版社，2008；3：任泰明. 计算机通信网M，西安：西安电子科技大学出版社，2009；4：王丰锦,邵新宇.基于SOCKET 和多线程的应用程序间通信技术的研究J.计算机应用，2000,20(6):65-67.5：TCP/IP协议与网络编程，任泰明，西安电子科技大学出版社，2004年；6：张曜，郭立山，谭超强. C+函数实用手册，北京：冶金工业

30、出版社，2003；7：汪晓平，刘韬. 开发网络典型应用实例导航，北京：人民邮电出版社，2005；附录一：服务器端主要源程序清单在CChatServerDlg类的头文件中加入如下变量定义：public: CChatserverDlg(CWnd* pParent = NULL); enum IDD = IDD_CHATSERVER_DIALOG ; SOCKET SocketAccept20; SOCKET SockettoListen; SOCKADDR_IN myaddr,clientaddr; struct sendinfo int type; char name20; char msg200