基于TCP协议的网络通信设计与实现.docx

1、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

2、: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。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.

3、。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。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

4、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

5、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Visual basic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

6、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

7、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（Internet Protocol， 网际协议)是网络层最主要的协议;TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议）和UDP（User Datagram Protocol,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

8、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（passive open)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（active open),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

9、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BSD UNIX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）。WinSock API被包装在System.Net。sockets命名空间的。

10、NET类中.Windows Sockets 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 include stdio。hVoid main（) /加载套接字库 WORD wVersionRequested； WSADATA wsaDdata； In

11、t error;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SOCKET sockSrv=socket (AF-INET,SOCKSTREAM,0)；SOCKADDRIN addrSrv；addrSrv。sin-addr。Sun.S-addr=hotonl(INADDR-AN

12、Y);addrSrv。sin-family=AF-INET；addrSrv。sinport=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);SOCKADDRIN addrClient；Int len=sizeof( SOCKADDR )；While（1）/等待客户请求到来SOCKET sockConn=accept(sockSrv ,（ SOCKADDR)&addrClient ,&len)；Char sendBuf(100)；

13、Sprintf(sendBuf ,）”Welcom %s to http:/www.sunxin。org” ，inentoa（addrClient。sinaddr）;/发送数据Send(sockConn ,sendbuf ，strlen(sendBuf）+1，0）；Char recvBuf(100）;/接受数据Recv(sockConn，recvBuf ，100 ,0）;/打印接受的数据Printf（“%sn”，recvBuf)；/关闭套接字Closesocket(sockConn)；4。2、客户端程序#include Winsock2。h#include stdio。hVoid main（）

14、 /加载套接字库 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaDdata; Int error；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SOCKET sockSrv=socket (AF-INET，SOCKSTREAM,0);SOCKADDR-IN addr

15、Srv；addrSrv。sin-addr。Sun.Saddr=hotonl(INADDRANY)；addrSrv。sinfamily=AFINET;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Char recvBuf100；Recv(sockClient , recvBuf ，100 ，0);Printf(“%sn,recvBuf）；/发送数据Send(sockClient ，” This is lisi ”, strlen（“This

16、in lisi”)+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。7：528546 2谢希仁，计算机网络M北京:电子工业出版社，2008.1：180210