综合实习课程设计说明书基于CS模式的TCP即时通信系统

1、学 班 学 成名级号绩不告诉你不告诉你不告诉你HUNAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY（综合课程实习2）设计说明书基于C/S模式的即时通信系统（使用TCP协议实现）起止日期：2013年12月16日 至 2014年1月丄日指导教师（签字）计算机与通信学院20132013年1212月摘要即时通信(Instant Message),由于其具有实时性、跨平台性、成本低、效率高 等优点而受到广泛的使用。设计并实现一个能够处理多用户进行实时、安全的即时 通信系统具有较强的现实意义。即时通信的底层通信是通过 SOCKE套接字接口实现 的。当前的主流UNIX系统和微软的 WINDOWS统都

2、在内核提供了对SOCKET?接口 的支持。使用这个统一的接口，可以编写一个可移植的TCP/IP通信程序。使信息能 够在INTERNE上可靠的传输。本文设计并实现了基于局域网内的简单即时通信系统，系统采用C/S模式，底层通信通过SOCKE套接字接口实现，服务器负责客户端的登录验证，好友信息的保 存和心跳报文的发送。客户端采用 P2P方式实现消息传递，并能实现文件的传输。 本文首先讨论了同步套接字，异步套接字，多线程并发执行任务等；然后阐述了客 户端、服务器如何使用XML序列化的消息进行通信。关键词：即时通信,文件传输,套接字,TCP协议目录一绪论. 21.目的 . 22.意义 . 2二需求分析

3、. 32.1需求. 32.2相关技术介绍 . 32.2.1.NET 开发平台及 C.NET 开发语言 . 32.2.2 TCP 协议 . 42.3套接字 . 42.4 C/S 模型 . 52.5即时通信协议 . 5三系统总体设计 . 63.1系统基本架构 . 63.2功能模块设计 . 63.3 逻辑图 . 83.4 数据库设计 . 93.4.1实体关系图 . 93.4.2详细列表 . 9四系统详细设计 . 104.1使用XML定义的即时通信协议 .104.1.1信息结构MESSAGE.CS&UMESSAGE.C.S.104.1.2数据结构FriendStruct .124.2数据库连接类 .1

4、34.3服务器端 .144.3.1同步套接字网络监听.144.3.2多线程 .184.3.3计时器 .184.4客户端 .194.4.1同步套接字客户端 .204.4.2采用异步套接字的文件传输 .22五心得体会 25六参考文献 26一 绪论1. 目的 综合课程实习是网络工程专业的重要实践性环节，是学生在学校期间对前期主要课程内 容的一次综合训练。综合课程实习为学生提供了一个既动手又动脑、独立实践的机会，并且将 课本上的理论知识和实际有机地结合起来。通过综合课程实习，可以进一步巩固学生所学专业 知识，加深对专业的了解，扩大专业知识面，提高发现问题、分析问题与解决问题的实际能力， 为后继专业课程

5、的学习打下良好的基础。2. 意义最早的即时通信软件是ICQ, ICQ是英文中I seek you的谐音，意思是我找 你。四名以色列青年于 1996年 7月成立 Mirabilis 公司，并在 11月份发布了最初 的 ICQ 版本,在六个月内有 85 万用户注册使用。在因特网上受欢迎的即时通信服务包含了MSN Messenger、AOL InstantMessenger、Yahoo! Messenger、NETMessenger Service、Jabber、ICQ与 QQ 这 些服务有赖于许多想法更久的 (与普遍)的在线聊天媒介,如 Internet Relay Chat 一样知名。1970

6、年代早期,一种更早的即时通信形式是柏拉图系统 (PLATOsystem) 。之后 在 1980 年代, UNIX/Linux 的交谈实时信息被广泛的使用于工程师与学术界, 1990 年代即时通信更跨越了因特网交流。1996年11月，ICQ是首个广泛被非UNIX/Linux 使用者用于因特网的即时通信软件。在ICQ的介绍之后，同时在许多地方有一定数 量的即时通信方式发展，且各式的即时通信程序有独立的协议，无法彼此互通。这 引导使用者同时执行两个以上的即时通信软件，或者他们可以使用支持多协议的终 端软件，如 Gaim、 Trillian 或 Jabber。近年来，许多即时通信服务开始提供视讯会议的

7、功能，网络电话 (VoIP) ，与网 络会议服务开始整合为兼有影像会议与实时信息的功能。于是，这些媒体的分别变 的越来越模糊。C#L C#是由 C二 需求分析2.1需求（1）即时通信是一个终端连往一个即时通信网路的服务。即时通信不同于 e-mail 在于它的交谈是实时的。 大部分的即时通信服务提供了 presence awareness 的特性一一显示联络人名单，联络人是否在在线与能否与联络人交谈。近年来，许多即时通信服务开始提供视讯会议的功能，网络电话 （VoIP） ，与网 络会议服务开始整合为兼有影像会议与实时信息的功能。于是，这些媒体的分别变 的越来越模糊。（2） 本课题目标是实现局域网

8、用户之间的即时交流和文件传输，通过基础 的网络SOKE编程，为局域网内部的即时通信提供一个简单而较安全的解决方案。（3） 本系统采用 C/S（Client/Server ）结构进行设计 , 使用 SQLServer 2000 构建数据库，并在.NET环境下使用Visual C#.net语言和SOCKE套接字开发一个 基于TCP协议的简单即时通信软件，实现简单的即时聊天，文件传输等功能。（4） 功能： 客户管理（注册和登陆） ；显示在线用户；支持私聊；多人同时在线聊 天（群聊）。（5）软件针对局域网内部用户， 实现用户间的即时通信。 需要分别实现服 务器端和客户端的软件设计。（ 6）服务器端负责

9、监听用户连接请求， 负责连接数据库存储用户信息， 负 责发送给用户好友信息，负责发送心跳报文检查用户在线状态并即时让用户更新好 友在新信息。（ 7）客户端发起主动连接， 向服务器请求登录或者注册。 客户端可以修改 昵称，可以加已知用户为好友（类似于MSN勺好友添加功能）。客户端之间可以发起 P2P模式的聊天，可以传送文件。2.2相关技术介绍221.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

10、.NET 战略，特别为 .NET 平台设计了一种语言和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+.NETW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

11、。2.2.2 TCP 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 HTTR FTR SMTF和TeInet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

12、。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。2.3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BSDUNIX而创建。BSD 套

13、接字在经过修改后被用作 Win dows环境的编程接口(并且被命名为 Win Sock)。 Win Sock API 被包装在 System.Net.sockets 命名空间的.NET 类中。Win dowsSockets 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2.4 C/S 模型客户机/服务器模

14、型，又称为Client/Server 模型，简称C/S架构。C/S计算技 术在信息产业当中占有重要的地位。这种客户机 /服务器模型是一种非对称式编程模式。 该模式的基本思想是把集中 在一起的应用划分成为功能不同的两个部分 , 分别在不同的计算机上运行， 通过它们 之间的分工合作来实现一个完整的功能。对于这种模式而言其中一部分需要作为服 务器，用来响应并为客户提供固定的服务；另一部分则作为客户机程序用来向服务 器提出请求或要求某种服务。在此“服务器”是指能在网络上提供服务的任何程序。服务器接受网络上的请 求，完成服务后将结果返回给申请者。 对于简单的服务， 把每个请求用一个 IP 数据 报发给服

15、务器，服务器用另一个数据报返回响应。客户机和服务器都是独立的计算机。当一台连入网络的计算机向其他计算机提 供各种网络服务 （ 如数据、文件的共享等 ） 时，它就被叫做服务器。而那些用于访问 服务器资料的计算机则被叫做客户机。 严格说来， 客户机/服务器模型并不是从物理 分布的角度来定义，它所体现的是一种网络数据访问的实现方式。采用这种结构的 系统目前应用非常广泛。如宾馆、酒店的客房登记、结算系统，超市的POS系统，银行、邮电的网络系统等。各种网络服务器基本都遵循同样的算法 :创建一个端口 （Port） ，接受从网络上来 的客户服务请求，完成计算后把结果返回给客户，如此反复。2.5即时通信协议协议是一系列的步骤， 它包括双方或者多方， 设计它的目的是要完成一项任务。 即时通信协议，参与的双方或者多方是即时通信的实体。协议必须是双方或者多方 参与的，一方单独完成的就不算协议。这样在协议