计算机网络课程设计报告-利用Winsock实现双机通信

课程设计报告2014—2015学年第一学期课程名称计算机网络设计题目利用Winsock实现双机通信TOC\o"1-2"\h\u2555一、摘要 27362二、目的和要求 222665三、开发环境简介 213203（一）、VisualC++6.0简介 230536（二）、VisualC++6.0主要组成 228129四、TCP/IP简介 317500（一）、TCP/IP简介 321453（二）、TCP作用 426563五、WinSock简介 413361（一）、什么是socket 42147（二）、WinSocket的通信原理 510253（三）、基本套接字 523101六、设计方案 77764（一）、WinSocket通信的步骤： 722411七、程序代码 96945（一）、服务器端代码 917309（二）、客户端代码 1128064八、运行结果 1319875九、课程设计的总结体会 1331275十、参考文献 14利用socket实现双机通信摘要Socket通信机制提供了两种通信方式：有连接（TCP）和无连接方式（UDP），分别面线不同的应用需求。使用有连接方式时，通信链路提供了可靠的，全双工的字节流服务。在该方式下，通信双方必须必须创建一个联接过程并建立一条通信链路，以后的网络通信操作完全在这一对进程之间进行，通信完毕关闭此联接过程。使用无连接方式时其系统开销比有连接方式小，但通信链路提供了不可靠的数据报服务，不能保证信源所传输的数据一定能够到达信宿。在该方式下，通信双方不必创建一个联接过程和建立一条通信链路，网络通信操作在不同的主机和进程之间转发进行。关键字：Winsock、TCP、VC++、双机通信目的和要求利用WinSock来实现双机通信，理解TCP状态机图。要求使用WinSock编程，采用其中的TCP面向连接方式，实现文本数据的交换。开发环境简介（一）、VisualC++6.0简介VisualC++6.0，简称VC或者VC6.0，是微软推出的一款C++编译器，将“高级语言”翻译为“机器语言（低级语言）”的程序。VisualC++是一个功能强大的可视化软件开发工具。自1993年Microsoft公司推出VisualC++1.0后，随着其新版本的不断问世，VisualC++已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。虽然微软公司推出了VisualC++.NET(VisualC++7.0)，但它的应用的很大的局限性，只适用于Windows2000、WindowsXP和WindowsNT4.0。所以实际中，更多的是以VisualC++6.0为平台。VisualC++6.0不仅是一个C++编译器，而且是一个基于Windows操作系统的可视化集成开发环境（integrateddevelopmentenvironment，IDE）。VisualC++6.0由许多组件组成，包括编辑器、调试器以及程序向导AppWizard、类向导ClassWizard等开发工具。这些组件通过一个名为DeveloperStudio的组件集成为和谐的开发环境。（二）、VisualC++6.0主要组成DeveloperStudio，这是一个集成开发环境，我们日常工作的99%都是在它上面完成的，再加上它的标题赫然写着“MicrosoftVisualC++”，所以很多人理所当然的认为，那就是VisualC++了。其实不然，虽然DeveloperStudio提供了一个很好的编辑器和很多Wizard，但实际上它没有任何编译和链接程序的功能，真正完成这些工作的幕后英雄后面会介绍。我们也知道，DeveloperStudio并不是专门用于VC的，它也同样用于VB，VJ，VID等VisualStudio家族的其他同胞兄弟。所以不要把DeveloperStudio当成VisualC++，它充其量只是VisualC++的一个壳子而已。这一点请切记！MFC。从理论上来讲，MFC也不是专用于VisualC++，BorlandC++，C++Builder和SymantecC++同样可以处理MFC。同时，用VisualC++编写代码也并不意味着一定要用MFC，只要愿意，用VisualC++来编写SDK程序，或者使用STL，ATL，一样没有限制。不过，VisualC++本来就是为MFC打造的，VisualC++中的许多特征和语言扩展也是为MFC而设计的，所以用VisualC++而不用MFC就等于抛弃了VisualC++中很大的一部分功能。但是，VisualC++也不等于MFC。PlatformSDK。这才是VisualC++和整个VisualStudio的精华和灵魂，虽然我们很少能直接接触到它。大致说来，PlatformSDK是以MicrosoftC/C++编译器为核心（不是VisualC++，看清楚了），配合MASM，辅以其他一些工具和文档资料。上面说到DeveloperStudio没有编译程序的功能，那么这项工作是由谁来完成的呢？是CL，是NMAKE，和其他许许多多命令行程序，这些我们看不到的程序才是构成VisualStudio的基石。TCP/IP简介（一）、TCP/IP简介TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。TCP（TransmissionControlProtocol）中文称为“传输控制协议”。TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层（Transportlayer）通信协议。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能（UDP）是同一层内另一个重要的传输协议。IP是英文InternetProtocol的缩写，中文称为“网际协议”，是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守，IP协议就可以与因特网互连互通。、TCP作用在因特网协议族中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。提供可靠的、像管道一样的连接。应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分割成适当长度的报文段，通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传送单元(MTU)的限制。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。TCP为了保证不发生丢包，就给每个字节一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认(ACK)，如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据，假设丢失了，将会被重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误，在发送和接收时都要计算校验和。首先，TCP建立连接之后，通信双方都同时可以进行数据的传输。其次，TCP通信是全双工的，在保证可靠性上，采用超时重传和捎带确认机制。在流量控制上，采用滑动窗口协议，协议中规定，对于窗口内未经确认的分组需要重传。在拥塞控制上，采用慢启动算法。TCP所提供服务的主要特点有：1、面向连接的传输；2、端到端的通信；3、高可靠性、确保传输数据的正确性，不出现丢失或乱序；4、全双工方式传输；5、采用字节流方式，即以字节为单位传输字节序列；6、紧急数据传送功能。五、WinSock简介（一）、什么是socket所谓socket通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄。应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。Socket接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。要学Internet上的TCP/IP网络编程，必须理解Socket接口。Socket接口设计者最先是将接口放在Unix操作系统里面的。如果了解Unix系统的输入和输出的话，就很容易了解Socket了。网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，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该Socket实现的。常用的Socket类型有两种：流式Socket（SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。最重要的是，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系统调用。客户随机申请一个socket(相当于一个想打电话的人可以在任何一台入网电话上拨号呼叫)，系统为之分配一个socket号；服务器拥有全局公认的socket，任何客户都可以向它发出连接请求和信息请求(相当于一个被呼叫的电话拥有一个呼叫方知道的电话号码)。socket利用客户/服务器模式巧妙地解决了进程之间建立通信连接的问题。服务器socket半相关为全局所公认非常重要。不妨考虑一下，两个完全随机的用户进程之间如何建立通信？假如通信双方没有任何一方的socket固定，就好比打电话的双方彼此不知道对方的电话号码，要通话是不可能的。（二）、WinSocket的通信原理WinSock是一个基于Socket模型的API。WinSock在Windows98，WindowNT中使用。WinSock一般由两部分组成：开发组件和运行组件。开发组件是供程序员在windows环境下开发网络应用程序使用的，它包括应用程序接口库函数、头文件和实现的文档，其中最主要的是WINSOCK.H运行组件是以动态链接库(DlL)来实现socket接口的。文件名为WINSOCK.DLL应用程序在执行时装入它就能实现网络通信功能、基本套接字1、创建套接字——socket()

功能：使用前创建一个新的套接字

格式：SOCKETPASCALFARsocket(intaf,inttype,intprocotol);

参数：af:通信发生的区域

type:要建立的套接字类型

procotol:使用的特定协议

2、指定本地地址——bind()

功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。

格式：intPASCALFARbind(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);

参数：s:是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。

其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR

地址结构说明：

structsockaddr_in

{

shortsin_family;//AF_INET

u_shortsin_port;//16位端口号，网络字节顺序

structin_addrsin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序

charsin_zero[8];//保留

}

3、建立套接字连接——connect()和accept()

功能：共同完成连接工作

格式：intPASCALFARconnect(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);

SOCKETPASCALFARaccept(SOCKETs,structsockaddrFAR*name,intFAR*addrlen);

参数：同上

4、监听连接——listen()

功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。

格式：intPASCALFARlisten(SOCKETs,intbacklog);

5、数据传输——send()与recv()

功能：数据的发送与接收

格式：intPASCALFARsend(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags);

intPASCALFARrecv(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags);

参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。6、多路复用——select()

功能：用来检测一个或多个套接字状态。

格式：intPASCALFARselect(intnfds,fd_setFAR*readfds,fd_setFAR*writefds,fd_setFAR*exceptfds,conststructtimevalFAR*timeout);

参数：readfds:指向要做读检测的指针

writefds:指向要做写检测的指针

exceptfds:指向要检测是否出错的指针

timeout:最大等待时间7、关闭套接字——closesocket()

功能：关闭套接字s

格式：BOOLPASCALFARclosesocket(SOCKETs);六、设计方案（一）、WinSocket通信的步骤：1、在服务器端的应用程序中的网络通信的步骤如下：（1）建立服务器端的Socket，开始侦听整个网络中的连接请求。（2）当检测到来自客户端的连接请求时，向客户端发送收到连接请求的信息，并建立与客户端之间的连接，再继续进入监听状态。（3）在监听的过程中，如果有用户发出了请求，则服务器会产生一个新的连接Socket来处理用户的请求，而原来的Socket仍然会进行监听操作。（4）当完成通信后，服务器关闭与客户端的Socket连接。2、在客户端应用程序中的网络通信的步骤如下：(1)建立一个客户端的Socket。(2)从命令行中得到服务器的名字，并进行查询以得到服务器的IP地址；(3)从命令行中得到服务器所提供的端口号，以便进行下一步的操作；(4)发送连接请求到服务器，并等待服务器的回馈信息。(5)连接成功后，与服务器进行数据的交互。(6)数据处理完毕后，关闭自身的Socket连接，释放进行连接所分配的资源，客户端的程序运行完毕。（二）、系统实现的过程图七、程序代码（一）、服务器端代码#include<stdio.h>#include<winsock2.h>#pragmacomment(lib,"ws2_32.lib")intmain(){WSADATAwsaData; WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData);//创建套接字SOCKETListen_sk;Listen_sk=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);if(Listen_sk==INVALID_SOCKET){printf("Failedsocket!\n");return0;}//填充sockaddr_in结构sockaddr_insin;sin.sin_family=AF_INET;sin.sin_port=htons(4567);sin.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;//绑定这个套接字到一个本地地址if(bind(Listen_sk,(LPSOCKADDR)&sin,sizeof(sin))==SOCKET_ERROR){printf("Failedbind!\n");return0;}//进入监听模式if(listen(Listen_sk,2)==SOCKET_ERROR){printf("Failedlisten!\n");return0;}//循环接受客户的连接请求sockaddr_inremoteAddr;intnAddrLen=sizeof(remoteAddr); SOCKETConnect_sk=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);while(true){//接受新连接Connect_sk=accept(Listen_sk,(sockaddr*)&remoteAddr,&nAddrLen);if(Connect_sk==INVALID_SOCKET){printf("Failedaccept!");continue;}printf("接受到一个连接：%s\r\n",inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr)); //接收数据 charbuff[500]; intnRecv=recv(Connect_sk,buff,strlen(buff),0); if(nRecv>0) { printf("接收到数据："); for(inti=0;i<nRecv;i++) { printf("%c",buff[i]); } printf("\n"); }closesocket(Connect_sk);}//关闭监听套接字closesocket(Listen_sk); WSACleanup();return0;}、客户端代码#include<stdio.h>#include<winsock2.h>#pragmacomment(lib,"ws2_32")intmain(void){ SOCKETs; WSADATAwsaData; WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData); //创建套接字 s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); if(s==INVALID_SOCKET) { printf("创建套接字失败！\n"); return0; } //填写远程地址信息 sockaddr_inservAddr; servAddr.sin_family=AF_INET; servAddr.sin_port=htons(4567); servAddr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(""); if(connect(s,(sockaddr*)&servAddr,sizeof