单播通信试验.doc

_网络程序设计实验报告实验名称：_ _单播通信试验 _实验类型：_ _设计型实验 _指导教师：_ _ _专业班级：_ _ 1_ _姓 名：_ _ _ _学 号：_ _5_ _ _电子邮件：_ _com_ _ _实验地点：_ _ 实验日期： 2017 年 4 月 10 日实验成绩：_ 一、实验目的掌握TCP服务器程序和客户程序的编程流程； 熟悉面向连接的C/S程序使用的winsock API。二、实验设计 1. 设计服务端程序，服务端程序首先需要创建套接字并监听，等待用户连接上后，从客户端接受文件地址（包括文件路径和文件名）的字符串，然后打开参数所指文件，并读取文件传给客户端，为了兼顾大文件的传输，应该设计为每次传输制定长度的信息，分次传输，这样不管大文件还是小文件都可以正确的传输，传输文件结束后关闭套接字，并退出程序。 2. 设计客户端程序，客户端首先需要创建套接字并连接到服务器端，然后接受用户输入的文件地址并传输给服务器端，等待服务器端将文件信息传回，因为是分次传输，所以应该判断是否传输结束，如果已经传输结束，则关闭套接字并退出程序。3.流套接字编程时序图4.TCP服务器程序和客户程序的创建过程三、实验过程（包含实验结果）1. 针对实验要求设计代码 2. 编写代码实现要求结果如下：四、讨论与分析1、accept( )函数，connect( )函数会阻塞吗？如果阻塞，说明在什么情况下阻塞。 请给出在VC环境下的验证方法。答：accept()函数在请求连接的队列为空时就会阻塞，一直等到有新的用户连接请求并响应，而当请求连接的对流不为空时是不会阻塞的，将获取请求队列中的请求并做相应处理。测试方法为，在accept函数调用前打印字符串“before accept function”，并记录当前系统时间，在accept函数调用之后打印字符串“after accept function”和当前系统时间与前一时间的时间差，然后开启服务器，不启动任何客户端程序，观察控制台的输出情况，若只打印了“before accept function”则说明程序阻塞。然后重新开启服务器，并同时开启多个（限定数量内）客户端程序向服务器发起连接请求，观察控制台的输出，若同时打印并“before accept function”和“after accept function”字符串，并且打印的时间间隔很小，则说明没有阻塞 connect()函数不会发生阻塞，当客户端发起连接请求，而没有得到服务器回应，如服务器未开启或超出最大连接数，则客户端的请求会自动返回连接失败。测试方法为在connect函数调用前打印字符串“before connect function”,在其调用后打印“after connect function”,同样记录并打印时间差，在不开启服务器程序时，直接打开客户端程序发起连接请求，观察控制台的输出，若打印了“before connect function”和“after connect function”，且打印的时间差很短，则说明connect函数不阻塞。2、connect()函数调用触发什么过程？答：connect()函数的调用将触发三次握手过程。即第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认。第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。第三次握手：客户端收到服务器的SYNACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。 3、你在服务端和客户端分别使用了哪些Winsock API函数，起什么作用？ 答：在服务端使用了socket函数创建一个无名的TCP类型的套接字，使用了htons函数将参数从主机字节顺序转化到TCP/IP网络字节顺序，使用bind函数将创建的无名套接字绑定到本地地址，使用listen函数让套接字进入监听模式并制定最大连接数，使用accept函数接受连接请求并创建新的套接字，使用send函数向客户端发送数据，使用recv函数接受客户端发送的数据，使用inet_ntoa函数将32位的二进制数转化为了字符串，还使用了closesoket函数关闭制定的套接字。 在客户端使用了socket函数创建一个无名的TCP类型的套接字，使用了htons函数将参数从主机字节顺序转化到TCP/IP网络字节顺序，使用connect函数向制定地址的服务器端发送连接请求，使用send函数向客户端发送数据，使用recv函数接受客户端发送的数据，使用inet_ntoa函数将32位的二进制数转化为了字符串，使用inet_addr函数将字符串类型的IP地址转化为32为二进制数，还使用了closesoket函数关闭制定的套接字。五、实验者自评（从实验设计、实验过程、对实验知识点的理解上给出客观公正的自我评价）通过本次实验，对基本的windsock API函数的使用方法和实现原理有了更深入的了解，对TCP服务器端和客户端编程有了更深刻的理解。在实验过程中，熟悉了网络编程方法，尤其是查阅资料并熟悉了TCP建立连接的三次握手过程，重新温习了对文件的操作，对自己的编程动手能力有了较好的锻炼和提高。在程序编写完成后没有立即实现功能，而是通过不断地调试、修改，才使程序得以正确运行，所以在完成实验内容的过程中也锻炼了自己调试代码和解决问题的能力。通过完成实验，对TCP编程的知识有了进一步了解，重新认识了其重要性，并对课堂上学习的知识进行了巩固。在实验过程中，我认真对待，遇到问题不放弃，敢于面对困难并想办法自己解决。六、附录：关键代码（给出适当注释，可读性高）1.服务器/ TcpServer.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。/#include stdafx.h #include #include #include #pragma comment(lib,WS2_32.lib) #define BUF_SIZE 64 / 缓冲区大小sockaddr_in addrClient;/ 客户端地址int ClientCount = 0; /记录当前连接客户端数量DWORD WINAPI AnswerThread(LPVOID lparam) char bufBUF_SIZE;/ 用于接受客户端数据的缓冲区 int retVal;/ 调用各种Socket函数的返回值 SOCKET sClient=(SOCKET)(LPVOID)lparam; / 循环接收客户端的数据，直接客户端发送quit命令后退出。 while(true)ZeroMemory(buf,BUF_SIZE);/ 清空接收数据的缓冲区retVal = recv(sClient,buf,BUFSIZ,0);/ 接收来自客户端的数据，因为是非阻塞模式，所以即使没有数据也会继续if(SOCKET_ERROR = retVal) int err = WSAGetLastError();/ 获取错误编码if(err = WSAEWOULDBLOCK)/ 接收数据缓冲区暂无数据Sleep(100);continue;else if(err = WSAETIMEDOUT | err = WSAENETDOWN)printf(recv failed !n); closesocket(sClient); WSACleanup(); return -1; / 获取当前系统时间SYSTEMTIME st;GetLocalTime(&st);char sDateTime30;sprintf(sDateTime, %4d-%2d-%2d %2d:%2d:%2d,st.wYear,st.wMonth,st.wDay,st.wHour,st.wMinute,st.wSecond);/ 打印输出的信息printf(%s, Recv From Client %s:%d :%sn, sDateTime, inet_ntoa(addrClient.sin_addr), addrClient.sin_port, buf); / 如果客户端发送quit字符串，则服务器退出if(strcmp(buf, quit) = 0)retVal = send(sClient,quit,strlen(quit),0); ClientCount-;printf(当前连接数： %dn, ClientCount);break;else/ 否则向客户端发送回显字符串char msgBUF_SIZE; sprintf(msg, Message received - %s, buf); while(true)/ 向服务器发送数据retVal = send(sClient, msg, strlen(msg),0); if(SOCKET_ERROR = retVal) int err = WSAGetLastError();if(err = WSAEWOULDBLOCK)/ 无法立即完成非阻塞套接字上的操作Sleep(500);continue;elseprintf(send failed !n); closesocket(sClient); WSACleanup(); return -1; break; / 关闭套接字 closesocket(sClient); return 0;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv)WSADATA wsd;/ WSADATA变量，用于初始化Windows Socket SOCKET sServer;/ 服务器套接字，用于监听客户端请求 SOCKET sClient;/ 客户端套接字，用于实现与客户端的通信 int retVal;/ 调用各种Socket函数的返回值 / 初始化套接字动态库 if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsd) != 0) printf(WSAStartup failed !n); return 1; / 创建用于监听的套接字 sServer = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, IPPROTO_IP); if(INVALID_SOCKET = sServer) printf(socket failed !n); WSACleanup(); return -1; / 设置套接字为非阻塞模式int iMode = 1;retVal = ioctlsocket(sServer, FIONBIO, (u_long FAR*) &iMode);if(retVal = SOCKET_ERROR)printf(ioctlsocket failed !n);WSACleanup();return -1; / 设置服务器套接字地址 SOCKADDR_IN addrServ; addrServ.sin_family = AF_INET; addrServ.sin_port = htons(9990);/ 监听端口为9990 addrServ.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); / 绑定套接字sServer到本地地址，端口9990 retVal = bind(sServer,(const struct sockaddr*)&addrServ,sizeof(SOCKADDR_IN); if(SOCKET_ERROR = retVal) printf(bind failed !n); closesocket(sServer); WSACleanup(); return -1; / 监听套接字 retVal = listen(sServer, SOMAXCONN); if(SOCKET_ERROR = retVal) printf(listen failed !n); closesocket(sServer); WSACleanup(); return -1; / 接受客户请求 printf(TCP Server start.n);int addrClientlen = sizeof(addrClient); / 循环等待while(true)sClient = accept(sServer,(sockaddr FAR*)&addrClient,&addrClientlen); if(INVALID_SOCKET = sClient) int err = WSAGetLastError();if (err = WSAEWOULDBLOCK)/ 无法立即完成非阻塞套接字上的操作Sleep(100);continue;elsebreak; / 创建专用通信线程 printf(client connect %d,port:%dn,sClient,ntohs(addrClient.sin_port); ClientCount+; printf(当前连接数： %dn, ClientCount); CreateThread(NULL, NULL, AnswerThread, (LPVOID)sClient, 0,NULL); / 释放套接字 closesocket(sServer); WSACleanup(); / 暂停，按任意键退出system(pause);return 0;2.客户端/ TcpClient.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。/#include stdafx.h#include stdafx.h#include #include #include using namespace std; #pragma comment(lib,WS2_32.lib) #define BUF_SIZE 64 / 缓冲区大小 int main(int argc, CHAR* argv)WSADATA wsd;/ 用于初始化Windows Socket SOCKET sHost;/ 与服务器进行通信的套接字 SOCKADDR_IN servAddr;/ 服务器地址 char bufBUF_SIZE;/ 用于接受数据缓冲区 int retVal;/ 调用各种Socket函数的返回值 / 初始化Windows Socket if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsd) != 0) printf(WSAStartup failed !n); return 1; / 创建套接字 sHost = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP); if(INVALID_SOCKET = sHost) printf(socket failed !n); WSACleanup(); return -1; / 设置套接字为非阻塞模式int iMode = 1;retVal = ioctlsocket(sHost, FIONBIO, (u_long FAR*) &iMode);if(retVal = SOCKET_ERROR)printf(ioctlsocket failed !n);WSACleanup();return -1; / 设置服务器地址 servAddr.sin_family = AF_INET; servAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(127.0.0.1);/ 用户需要根据实际情况修改 servAddr.sin_port = htons(9990);/ 在实际应用中，建议将服务器的IP地址和端口号保存在配置文件中/servAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(argv1);/servAddr.sin_port = (int)argv2;int sServerAddlen = sizeof(servAddr);/ 计算地址的长度 / 循环等待while(true)/ 连接服务器 Sleep( 200 );retVal = connect(sHost,(SOCKADDR*)&servAddr,sizeof(servAddr); Sleep( 200 );if(SOCKET_ERROR = retVal) int err = WSAGetLastError();if(err = WSAEWOULDBLOCK | err = WSAEINVAL)/ 无法立即完成非阻塞套接字上的操作/Sleep(500);continue;else if(err = WSAEISCONN)/ 已建立连接break;elsecontinue;/printf(connect failed !n); /closesocket(sHost); /WSACleanup(); /return -1; / 循环向服务器发送字符串，并显示反馈信息。/ 发送quit将使服务器程序退出，同时客户端程序自身也将退出while(true)/ 向服务器发送数据 printf(Please input a string to send:n );/ 接收输入的数据std:string str;cinstr;/ 将用户输入的数据复制到buf中ZeroMemory(buf,BUF_SIZE); strcpy(buf,str.c_str(); / 循环等待while(true)/ 向服务器发送数据retVal = send(sHost,buf,strlen(buf),0); if(SOCKET_ERROR = retVal) int err = WSAGetLastError();if(