Linux下基于socket的文件传输程序设计.doc

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、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：套接口与ip、端口号的关系套接口22999922 9999ip地址端口号通用套接口地址数据结构定义在头文件中，形式如下：struct sockaddruint8_t sa_len;sa_family_t sa_family;char sa_data14;ipv4套接口地址数据结构以socketaddr_in命名，定义在头文件中，形式如下：struct socketaddr_inunit8_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： 结束连接通知应答信号服务请求三次握手过程挂起，直到有客户机的连接请求socket（）客户机进程服务器进程bind（）listen（）accept（）recv（）send（）connect（）send（）recv（）close（）socket（）recv（）tcp 套接口通信工作过程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，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_tpthread_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。创建线程实现单独监听：p_clienti.conn_fd = sockdata;p_clienti.used = i;strcpy(p_ , 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，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 fullname1024; 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 dirent *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(name_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(,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; strcpy(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-nextfile = 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 fileliststringmaxbuf;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(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.fullname); /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: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,1,1)=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);elseprintf(the file has created successfully.n);continue;else if(strncmp(choice,2,1)=0)printf(please input the file name with the file path you want to delete:n);char filename20;scanf(%s,filename);remove(filename);printf(the file has been deleted successfully.n);continue;elseprintf(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;scanf(%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) 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(); server_addr.sin_port=htons(6669); if(bind(ssock,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr) 0)int write_length = fwrite(buf, sizeof(char), strlen(buf), file);if (write_length file.fullname,name);/显示目录下文件/showlist(mylist);/显示目录下所有文件showallnode(mylist);/send filelistfile *file;char temp30;strcpy(temp,temp.txt);file=fopen(temp,r);if(file=null)printf(the file cannot open!);exit(1);elseprintf(nthe fileliststring open successfully!n);bzero(buf,maxbuf);int lengsize = 0;while(lengsize = fread(buf,1,maxbuf,file) 0)printf(lengsize = %dn,lengsize);sendto(ssock,(void *)buf,maxbuf,0,(struct sockaddr*)&client_addr,sizeof(server_addr);printf(%sn,buf);bzero(buf, maxbuf);printf(the fileliststring has been sent to the client already.n);fclose(file);bzero(buf, maxbuf);recvfrom(ssock,(void *)buf,maxbuf,0,(struct sockaddr*)&client_addr,&clen);printf(the client choosen file: %sn,buf);strcpy(temp,recieve/);strcat(temp,buf);file=fopen(temp,r);if(file=null)printf(the file is created failed!);exit(1);elseprintf(the file open successfully!n);printf(the file is downloading to the client now.n);bzero(buf,maxbuf);int lengsize = 0;while(lengsize = fread(buf,1,maxbuf,file) 0)printf(lengsize = %dn,lengsize);sendto(ssock,(void *)buf,maxbuf,0,(struct sockaddr*)&client_addr,sizeof(server_addr);bzero(buf, maxbuf);printf(the file has been downloaded already.n);fclose(file);exit(1);/还可以显示此时的文件目录信息，检查是否完成了上传 close(ssock); window=0; else strcpy(buf,no);sendto(ssock,(void *)buf,maxbuf,0,(struct sockaddr*)&client_addr ,sizeof(client_addr);printf(its password but wrong.n); 客服端：#include#include#include#include#include#include#include#include#include#define port 6669#define maxbuf 256int check_passwd(int sockfd);int tra_file(int sockfd);void main ( int argc, char *argv) char username20;char password20;char temp21;char window;printf(please input your selections bellow:n);printf(1:login the server with your username and passwordn);printf(2:registe a newly user now.n);printf(0:exit the system.n);window=getchar();while(window0)if(window=1)int key=0;printf(please input your username:);scanf(%s,username);printf(%sn,username);int ssock;int clen;struct sockaddr_in client_addr,server_addr;char bufmaxbuf;if(ssock = socket(af_inet,sock_dgram,0)0)perror(socket error:你暂时不能登录服务器server，请稍后再登录.n);exit(1);elsewhile(key=0)memset(&server_addr,0,sizeof(server_addr);server_addr.sin_family =af_inet;server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr();server_addr.sin_port=htons(port);strcpy(temp,0);strcat(temp,username);strcpy(buf,temp);sendto(ssock,(void *)buf,maxbuf,0,(struct sockad