网络编程基础实验(总).doc

Winsock网络编程网络应用程序是由通信进程对组成的，每对互相通信的应用程序进程互相发送报文，它们之间的通信必须通过下层的网络来进行。为了将应用程序和底层的网络通信协议屏蔽开来，采用抽象概念-套接字（Socket）来作为应用程序和底层网络之间的应用程序编程接口（API）。为了惟一地标识通信对等方的通信进程，套接字必须包含两种信息：（1）通信对等方的网络地址；（2）通信对等方的进程编号，通常称为端口号。Windows Sockets是在Windows环境下使用的一套网络编程规范，简称为Winsock，它来源于“Berkeley Socket”。Sockets本来是Unix操作系统下流行的一种网络编程接口(API)，它是1983年在Berkeley(加州大学伯克利分校)4.2 BSD操作系统中被首先引入的，因此被称为“Berkeley Socket API”。Winsock API函数的分三类：（1）与BSD Socket(用在Unix中)相兼容的基本函数；（2）网络数据信息检索函数；（3）Windows专用扩展函数三类。Winsock规范的核心内容是符合Berkeley Socket风格的库函数。Windows的扩展部分为应用程序开发者提供了开发Windows应用软件的功能，它有利于程序员写出更加稳定并且更加高效的程序。另外，除了WSAStartup( )和WSACleanup( )两个函数外，其他Windows扩展函数的使用不是强制性的。Winsock是通过动态链接库的方式提供给软件开发者的，而且从Windows 95以后已经被集成到了Windows操作系统之中。Winsock同时包括了16位和32位的编程接口，16位的Windows Socket 2应用程序使用的动链接库是WINSOCK.DLL，而32位的使用WSOCK32.DLL(Winsock1.1版)和WS2_32.DLL（Winsock2.0版）。在编程时，使用Winsock API时要包含头文件winsock.h（Winsock1.1版）或winsock2.h（Winsock2.0版）。这里Winsock1.1和Winsock2.0是Winsock的两个主要版本，Winsock2.0是Winsock1.1的扩展，它向下完全兼容。有关Winsock的内容及其库函数请参见相关的资料。TCP/IP的传输层可以使用传输控制协议（TCP）来封装数据，也可以使用用户数据报协议（UDP）来封装数据。TCP 协议面向连接，使用字节流传送服务，是可靠的；而UDP 协议面向非连接，使用数据报服务，是非可靠的。TCP 协议提供高可靠性的传输，UDP 协议提供高效的传输。在实际应用中，它们有其各自所适应的场合。在面向连接的 Client/Server 结构中：服务器首先启动，通过调用socket( )建立一个套接口，然后调用bind()将该套接口和本地网络地址联系在一起，再调用listen( )使套接口做好侦听的准备，并规定它的请求队列的长度，之后就调用accept( )来接收连接。客户在建立套接口后就可调用connect( )和服务器建立连接。连接一旦建立，客户机和服务器之间就可以通过调用read( )和write( )来发送和接收数据。最后，待数据传送结束后，双方调用close( )关闭套接口。在无连接的 Client/Server 结构中，服务器使用socket( )和bind( )函数调用建立和连接socket。由于此时的socket 是无连接的，服务器使用recvfrom( )函数从socket 接收数据。客户端也只调用bind( )函数而不调用connect( )函数。注意：无连接的协议不在两个端口之间建立点到点的连接，因此sendto( )函数要求程序在一个参数中指明目的地址。recvfrom( )函数不需要建立连接，它对到达相连协议端口的任何数据作出响应。当recvfrom( )函数从socket 收到一个数据报时，它将保存发送此数据包的进程的网络地址以及数据包本身。程序（服务器和客户）用保存的地址去确定发送（客户）进程。在必要的条件下，服务器将其应答数据报送到从recvfrom( )函数调用中所得到的网络地址中去。基于TCP和UDP的服务器端程序和客户端程序工作的流程分别见下图。请查阅相关资料，并回答下列任务。（1）给出程序详细的流程图和对程序关键函数的详细说明。（2）使用 Winsock API 开发通信程序中的客户端程序和服务器程序时，各需要哪些不同的函数。（3）解释 connect()、bind()等函数中struct sockaddr *addr 参数各个部分的含义，并用具体的数据举例说明。（4）说明面向连接的客户端和非连接的客户端在建立 socket 时有什么区别。（5）比较面向连接的通信和无连接通信，它们各有什么优点和缺点？适合在哪种场合下使用？实验二 基于TCP协议的客户服务器程序一实验目的1. 理解并掌握bind()函数的作用和使用方法；2. 理解并掌握listen()函数的作用和使用方法；3. 理解并掌握accept()函数的作用和使用方法；4. 理解并掌握connect()函数的作用和使用方法；5. 理解并掌握send()函数的作用和使用方法；6. 理解并掌握recv()函数的作用和使用方法。二实验环境与设备局域网、Windows操作系统和Visual C+6.0集成开发工具三实验内容编写基于TCP协议(有连接)的客户/服务器通信程序，具体要求如下：（1） 服务器的IP地址由系统指定,端口号使用5555,功能是把客户端的IP地址和端口号显示出来，并给客户端发送hello! I am a sever.”如果发送正确则显示所发送的字节数。（2） 客户机向服务器提出连接请求，当连接建立后，从服务器的端口5555接收数据并进行显示，然后断开与服务器的连接。（3）增加功能使客户和服务器之间传送任意字符信息。客户端：#include #include#include#define DEFAULT_PORT 5555 /服务器默认端口号#define DATA_BUFFER 1024#pragma comment (lib,Ws2_32.lib)/加入库,供编译连接之用void main(int argc,char *argv)WSADATA wsaData;/SOCKET sClient;int iPort=DEFAULT_PORT;int iLen,iSend;/从服务器接收的数据长度char bufDATA_BUFFER,tempStr=nHello! I am Client.n;memset(buf,0,sizeof(buf);memcpy(buf,tempStr,sizeof(tempStr);/接收数据的缓冲区struct sockaddr_in ser;/服务器端地址 if(argc2) /提示在命令行中输入服务器IP地址 printf(nUsage:client server IP addressn);return; /检查系统协议栈的安装情况if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0)/或WSAStartup(0x0202,&wsaData),Winsock2.2版printf(nFailed to load Winsock.n);return; /填写要连接的服务器地址信息ser.sin_family=AF_INET;ser.sin_port=htons(iPort);ser.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv1);/将点分十进制的IP地址转化为网络字节顺序的IP地址/建立客户端流式套接口sClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(sClient=INVALID_SOCKET)printf(nsocket() Failed:%dn,WSAGetLastError();return;/请求与服务器端建立TCP连接if(connect(sClient,(struct sockaddr *)&ser,sizeof(ser)=INVALID_SOCKET)printf(nconnect() Failed:%dn,WSAGetLastError();return;else iSend=send(sClient,buf,sizeof(tempStr),0);/从服务器端接收数据iLen=recv(sClient,buf,sizeof(buf),0);if(iLen=0)/连接结束时返回0return;else if(iLen=SOCKET_ERROR) printf(nrecv() Failed:%dn,WSAGetLastError(); return;printf(nrecv() data from server:%sn,buf);closesocket(sClient);WSACleanup();/main()服务器：#include #include#include#define DATA_BUFFER 1024#define DEFAULT_PORT 5555 /服务器默认端口号#pragma comment (lib,Ws2_32.lib)/加入库,供编译连接之用void main()int iPort=DEFAULT_PORT;WSADATA wsaData;SOCKET sListen,sAccept;int iLen;int iSend;char bufDATA_BUFFER;struct sockaddr_in ser,cli; memset(buf,0,sizeof(buf);printf(EchoTcpServer are waiting.n); /检查系统协议栈的安装情况WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData); /创建服务器端的套接口sListen=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); ser.sin_family=AF_INET;ser.sin_port=htons(iPort); ser.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);bind(sListen,(LPSOCKADDR)&ser,sizeof(ser); /进入监听状态listen(sListen,5);iLen=sizeof(cli);/客户地址长度while(1) sAccept=accept(sListen,(struct sockaddr *)&cli,&iLen); printf(nAccepted client IP:%s, port:%dn,inet_ntoa(cli.sin_addr),ntohs(cli.sin_port);/从客户端接收数据iLen=recv(sAccept,buf,sizeof(buf),0);if(iLen=0)/连接结束printf(n连接结束，等待下一个连接。n);continue;else if(iLen=SOCKET_ERROR) printf(nrecv() Failed:%dn,WSAGetLastError(); continue;printf(nrecv() data from client%s:%sn,inet_ntoa(cli.sin_addr),buf); iSend=send(sAccept,buf,iLen,0);if(iSend=0)/连接结束 printf(n发送时连接结束，等待下一个连接。n); continue;else printf(nsend() byte:%dnn,iSend);closesocket(sAccept);/while(1)closesocket(sListen);WSACleanup();/main()实验三 基于UDP协议的客户/服务器程序一实验目的1. 理解并掌握sendto()函数的作用和使用方法；2. 理解并掌握recvfrom()函数的作用和使用方法；3. 理解并掌握closesocket()函数的作用和使用方法；4. 理解并掌握发送缓冲区和接收缓冲区的作用和使用方法；5. 理解并掌握面向连接的TCP和无连接的UDP编程方法的区别。二实验环境与工具局域网、Windows操作系统和Visual C+6.0集成开发工具三实验内容 编写基于UDP协议(无连接)的客户/服务器通信程序，具体要求如下：（1）服务器的IP地址由系统指定,端口号使用5555,功能是把客户端发过来的信息显示出来，并给客户端发送hello! I am a sever.”。（2）先由客户机向服务器发送信息“Hello!I am a client.”；其次再将从服务器接收的信息显示出来。（3）增加功能使客户和服务器之间传送任意字符信息。服务器一：#include #include#include#define DEFAULT_PORT 3456 /服务器默认端口号#define BUFFER_LENGTH 1024/缓冲区长度#pragma comment (lib,Ws2_32.lib)/加入库,供编译连接之用void main()int iPort=DEFAULT_PORT;WSADATA wsaData;SOCKET sSocket;int iLen;/客户地址长度int iSend;/发送的数据长度int iRecv;/接收的数据长度char send_buf=Hello! I am a server.;/要发送给客户的信息char recv_bufBUFFER_LENGTH;/接收数据的缓冲区struct sockaddr_in ser,cli;/本地地址ser和客户地址cliprintf(nnUdpServer are waiting.n); /检查系统协议栈的安装情况if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0)printf(nFailed to load Winsock.n);return; /创建服务器端的套接口sSocket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sSocket=INVALID_SOCKET)printf(nsocket() Failed:%dn,WSAGetLastError();return; /以下建立服务器端地址ser.sin_family=AF_INET;ser.sin_port=htons(iPort);/把一个双字节的主机字节顺序的数转换为网络字节顺序的数ser.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);/使用系统指的IP地址，并转换为网络字节序的数if(bind(sSocket,(LPSOCKADDR)&ser,sizeof(ser)=SOCKET_ERROR)printf(nbind() failed:%dn,WSAGetLastError();return;iLen=sizeof(cli);/客户地址长度/初始化接收缓冲区memset(recv_buf,0,sizeof(recv_buf);while(1)/进入一个无限循环，等待客户的数据 iRecv=recvfrom(sSocket,recv_buf,BUFFER_LENGTH,0,(struct sockaddr *)&cli,&iLen);/接收来自客户端的数据if(iRecv=SOCKET_ERROR)printf(nrecvfrom() failed:%dn,WSAGetLastError(); break; else if(iRecv=0)break;else /输出接收到的数据printf(nrecvfrom():%sn,recv_buf);/输出客户IP地址和端口号printf(nAccepted UdpClient IP:%s, port:%dn,inet_ntoa(cli.sin_addr),/inet_ntoa()将网络字节顺序的IP地址转换为点分十进制的IP地址形式ntohs(cli.sin_port);/给客户发送信息iSend=sendto(sSocket,send_buf,sizeof(send_buf),0,(struct sockaddr *)&cli,sizeof(cli);if(iSend=SOCKET_ERROR)printf(nsendto() failed:%dn,WSAGetLastError(); break;else if(iSend=0)break; else printf(nsendto() succeeded!byte(s):%dnn,iSend); /End of while(1)closesocket(sSocket);WSACleanup();/main()客户一：#include #include#include#define DEFAULT_PORT 3456 /服务器默认端口号#define BUFFER_LENGTH 1024#pragma comment (lib,Ws2_32.lib)/加入库,供编译连接之用void main(int argc,char *argv)int iPort=DEFAULT_PORT;WSADATA wsaData;SOCKET sClient;int iLen;/客户地址长度int iSend;/发送的数据长度int iRecv;/接收的数据长度char send_buf=Hello! I am a client.;/要发送给服务器的信息char recv_bufBUFFER_LENGTH;/接收数据的缓冲区struct sockaddr_in ser;/服务器的地址,即目的地址 /处理命令行中输入的参数if(argc2)/提示在命令行中输入服务器的IP地址printf(nUsage: UdpClient server IP addressn);return;/初始化接收缓冲区memset(recv_buf,0,sizeof(recv_buf);/检查系统协议栈的安装情况if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0)printf(nFailed to load Winsock.n);return; /以下建立服务器端地址ser.sin_family=AF_INET;ser.sin_port=htons(iPort);/把一个双字节的主机字节顺序的数转换为网络字节顺序的数ser.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv1);/使用系统指的IP地址，inet_addr()函数将点分十进制的IP地址转换为网络字节序的数 /创建服务器端的套接口sClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sClient=INVALID_SOCKET)printf(nsocket() Failed:%dn,WSAGetLastError();return; iLen=sizeof(ser);/服务器地址长度/给服务器发送数据iSend=sendto(sClient,send_buf,sizeof(send_buf),0,(struct sockaddr *)&ser,iLen);if(iSend=SOCKET_ERROR)printf(nsendto() failed(to server):%dn,WSAGetLastError(); return;else if(iSend=0)/连接结束返回0return;else printf(nsendto() succeeded!byte(s):%dnn,iSend); /从服务器接收数据 iRecv=recvfrom(sClient,recv_buf,BUFFER_LENGTH,0,(struct sockaddr *)&ser,&iLen);if(iRecv=SOCKET_ERROR)printf(nrecvfrom() failed:%dn,WSAGetLastError(); return; else if(iRecv=0) return; else /输出接收到的数据printf(nrecvfrom():%sn,recv_buf);return; closesocket(sClient);WSACleanup();/main()服务器二：#include #include#include#define DEFAULT_PORT 5050 /服务器默认端口号#define BUFFER_LENGTH 1024/缓冲区长度#pragma comment (lib,Ws2_32.lib)/加入库,供编译连接之用void main()int iPort=DEFAULT_PORT;WSADATA wsaData;SOCKET sSocket;int iLen;/客户地址长度int iSend;/发送的数据长度int iRecv;/接收的数据长度char send_bufBUFFER_LENGTH;/要发送给客户的信息char recv_bufBUFFER_LENGTH;/接收数据的缓冲区struct sockaddr_in ser,cli;/本地地址ser和客户地址cliprintf(nnIm waiting.n); /检查系统协议栈的安装情况if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0)printf(nFailed to load Winsock.n);return; /创建服务器端的套接口sSocket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sSocket=INVALID_SOCKET)printf(nsocket() Failed:%dn,WSAGetLastError();return; /给本服务器端地址结构体变量赋值ser.sin_family=AF_INET;ser.sin_port=htons(iPort);/把一个双字节的主机字节顺序的数转换为网络字节顺序的数ser.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);/使用系统指的IP地址，并转换为网络字节序的数if(bind(sSocket,(LPSOCKADDR)&ser,sizeof(ser)=SOCKET_ERROR)printf(nbind() failed:%dn,WSAGetLastError();return;iLen=sizeof(cli);/客户地址长度/初始化接收缓冲区memset(recv_buf,0,sizeof(recv_buf);while(1)/进入一个无限循环，等待客户的数据 iRecv=recvfrom(sSocket,recv_buf,BUFFER_LENGTH,0,(struct sockaddr *)&cli,&iLen);/接收来自客户端的数据if(iRecv=SOCKET_ERROR)printf(nrecvfrom() failed:%dn,WSAGetLastError(); break; else if(iRecv=0)break; /退出while(1)循环else /将接收到的数据输出printf(nrecvfrom():%sn,recv_buf);/将客户IP地址和端口号输出printf(nAccepted UdpClient IP:%s, port:%dn,inet_ntoa(cli.sin_addr),/inet_ntoa()将网络字节顺序的IP地址转换为点分十进制的IP地址形式ntohs(cli.sin_port);/给客户发送信息gets(send_buf);iSend=sendto(sSocket,send_buf,sizeof(send_buf),0,(struct sockaddr *)&cli,sizeof(cli);if(iSend=SOCKET_ERROR)printf(nsendto() failed:%dn,WSAGetLastError(); break;else if(iSend=0)break;/End of while(1)closesocket(sSocket);WSACleanup();/main()客户二：#include #include#include#define DEFAULT_PORT 5050 /服务器默认端口号#define BUFFER_LENGTH 1024/缓冲区长度#pragma comment (lib,Ws2_32.lib)/加入库,供编译连接之用void main(int argc,char *argv)int iPort=DEFAULT_PORT;WSADATA wsaData;SOCKET mySocket;int iLen;/客户地址长度int iSend;/发送的数据长度int iRecv;/接收的数据长度char send_bufBUFFER_LENGTH;/要发送给客户的信息char recv_bufBUFFER_LENGTH;/接收数据的缓冲区struct sockaddr_in ser;/本地地址ser和客户地址cliif(argc2)printf(Usage:UdpTalkCli 目标IP地址n);return; /检查系统协议栈的安装情况if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0)printf(nFailed to load Winsock.n);return; printf(nnI want to send.n); /创建服务器端的套接口mySocket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(mySocket=INVALID_SOCKET)printf(nsocket() Failed:%dn,WSAGetLastError();return; /以下建立服务器端地址ser.sin_family=AF_INET;ser.sin_port=htons(iPort);/把一个双字节的主机字节顺序的数转换为网络字节顺序的数ser.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv1);/使用系统指的IP地址，并转换为网络字节序的数iLen=sizeof(ser);/服务器地址长度/初始化接收缓冲区memset(recv_buf,0,sizeof(recv_buf);while(1)/进入一个无限循环，等待客户的数据 /给服务器发送信息gets(send_buf);iSend=sendto(mySocket,send_buf,sizeof(send_buf),0,(struct sockaddr *)&ser,sizeof(ser);if(iSend=SOCKET_ERROR)printf(nsendto() failed:%dn,WSAGetLastError(); break;else if(iSend=0)break; iRecv=recvfrom(mySocket,recv_buf,BUFFER_LENGTH,0,(struct sockaddr *)&ser,&iLen);/接收来自客户端的数据if(iRecv=SOCKET_ERROR)printf(nrecvfrom() failed:%dn,WSAGetLastError(); break; else if(iRecv=0)break;else /输出接收到的数据printf(nrecvfrom():%sn,recv_buf);/输出客户IP地址和端口号printf(nAccepted UdpClient IP:%s, port:%dn,inet_ntoa(ser.sin_addr),/inet_ntoa()将网络字节顺序的IP地址转换为点分十进制的IP地址形式ntohs(ser.sin_port); /End of while(1)closesocket(mySocket);WSACleanup();/main()实验五 广播和多播通信程序一实验目的1. 理解广播通信的概念和它与一对一的点对点通信方式的区别；2. 掌握广播通信程序的套接口类型；3. 掌握套接口属性设置setsockopt()和获取getsockopt()的函数的作用和使用方法；4. 理解并掌握广播通信方式的广播发送端的编程方法；5. 理解并掌握广播通信方式的广播接收端的编程方法；6. 了解组播通信方式的概念和其程序设计方法。二实验环境与工具局域网、Windows操作系统和Visual C+6.0集成开发工具三实验内容1. 设计一个简单的基于对话框的广播通信程序，该程序可以把编辑框中输入的内容广播发送出去。在接收端，编写广播接收程序对话框，当用户按下“接收信息”按钮后，所接收的广播信息既可显示出来。2. 广播服务中的数据包被发送到网络中的每个节点，而多播服务中的数据包则被发送到网络中的一组节点。组播需要确定一个组播地址，它代表一个组。组播地址为D类IP地址，其范围是224.0.0.0至239.255.255.255，但其中有许多地址保留为特殊目的使用。试编写一个简单的使用IP多播的程序，包括加入和离开多播组，以及接接多播数据和发送多播数据。组播地址设为234.5.6.7。广播发送程序：#include#include#include #pragma comment(lib,ws2_32.lib)void main() SOCKET sendSocket;SOCKADDR_IN recv;BOOL bBroadcast;char sendData1024;WSADATA wsd;if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsd)!=0)printf(WSAStartup failed!);return;sendSocket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sendSocket=INVALID_SOCKET)printf(socket() failed:%d,WSAGetLastError();return;bBroadcast=TRUE;setsockopt(sendSocket,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(char *)&bBroadcast,sizeof(TRUE);recv.sin_family=AF_INET;recv.sin_port=htons(1031);recv.sin_addr.s_addr=INADDR_BROADCAST;printf(nPlease input the message to be sent:);scanf(%s,sendData);int ret=sendto(sendSocket,sendData,1024,0,(SOCKADDR *)&recv,sizeof(recv);if(ret=SOCKET_ERROR)printf(sendto() failed:%d,WSAGetLastError();return;elseclosesocket(sendSocket);广播接收程序：#include #include#include #pragma comment(lib,ws2_32.lib)void main()SOCKET recvSocket;SOCKADDR_IN local;SOCKADDR_IN sendAddr;BOOL bBroadcast;char *recvbuf=new char1024;int sendsize;int ret;/接收返回值WSADATA wsd;if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsd)!=0)printf(WSAStartup failed!);recvSocket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(recvSocket=INVALID_SOCKET)printf(socket() failed:%d,WSAGetLastError();bBroadcast=TRUE;setsockopt(recvSocket,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(char *)&bBroadcast,sizeof(TRUE);local.sin_family=AF_INET;local.sin_port=htons(5050);local.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);/inet_addr(192.168.1.102);if(bind(recvSocket,(SOCKADDR *)&local,sizeof(local)=SOCKET_ERROR)printf(bind() failed:%d,WSAGetLastError();sendsize=sizeof(sendAddr);while(1)memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf);ret=recvfrom(recvSocket,recvbuf,1024,0,(SOCKADDR *)&sendAddr,&sendsize);if(ret=SOCKET_ERROR)printf(recvfrom() failed:%d,WSAGetLastError();return; printf(n%sn,recvbuf);closesocket(recvSocket);WSACleanup();return; 实验八 非阻塞的套接字工作模式程序一实验目的1. 理解套接字的阻塞工作模式和非阻塞工作模式的区别；2. 了解非阻塞工作模式下的五种“套接字I/O模型”的各自特点；3.