TCPIP大作业-基于TCP的网络通信编程C语言版(江南大学)

1、tcp/ip 协 议 编 程 大 作 业课题名称基于 tcp的网络通信专业计算机科学与技术班级计算机 1206 学号1030412612 学生姓名王 成 义物联网工程学院摘要此 tcp/ip 课程设计实现了基于tcp的客户 / 服务器通信程序， 具体实验过程通过有连接服务为主体，无连接服务为辅并利用事件对象i/o 管理来实现。客户机具有注册，登陆，单聊，私聊，在线人数列表，退出等功能。目录一、总体设计 . 4 1、基本通信协议选取. 4 2、通信过程设计. 4 3、通信过程数据包设计. 4 4、 程序流程图 . 5 二、客户端程序 . 6 1、功能： . 6 2、原理： . 6 3、程序清单

2、. 6 三、服务器端程序. 19 1、功能： . 19 2、原理： . 19 3、程序清单：. 19 四、运行结果 . 35 1、 服务器端截图. 35 2、客户端截图. 37 一、总体设计1、基本通信协议选取tcp (transmission control protocol)和 udp(user datagram protocol)协议属于传输层协议。 tcp提供 ip 环境下的数据可靠传输， 它提供的服务包括数据流传送、 可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。 通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。而udp则不为 ip 提供可靠性、流控或差错恢复功能。 tcp对应的是可靠性要求高的应

3、用，而udp对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。本次实验基于 tcp/ip 协议利用事件对象i/o 管理实现基本的聊天功能，包括注册，登录，群聊，私聊及在线人数统计。2、通信过程设计2.1 客户端设计a. 本地服务器主要功能：1）接收远程服务器转发的消息并显示消息。b. 本地客户端主要功能：1）发送建立 tcp连接的请求操作；2）发送注册信息，登陆消息及退出请求；3）发送群聊消息，私聊消息，在线人数统计及退出请求。2.2 服务器端设计a. 远程服务端主要功能：1）监听客户端的连接请求；2）提供注册服务，验证登陆请求和验证功能；3）查看在线人数，发送在线状态；4）发送群聊消息及私聊消息。3、

4、通信过程数据包设计3.1 客户端数据包设计：a. 注册：0user( 用户名 ) password(密码) b. 登陆：1user( 用户名 ) password(密码) c. 聊天：0）群聊：2user( 用户名 ) str( 内容) 1）单聊：5str1( 单聊对象名 ) user( 用户名 ) * str( 内容) 2）在线用户4user( 用户名 ) str( 内容) 3）退出（登录）：3user( 用户名 ) 3.2 服务端数据包设计：a. 注册应答：00注册成功01注册失败用户名已存在b. 登陆应答：c. 聊天：1)单聊：61单聊对象不在线50单聊对象在线60单聊对象不存在2)群聊

5、：30广播消息31非正确用户的消息，不广播3)在线人数：40显示当前在线人数并发给查询客户4、程序流程图10登陆成功12用户名不存在11密码不正确1 该用户已登陆二、客户端程序1、功能：1.1 注册：向服务器发送注册信息。然后接收服务器返回的应答信息。1.2 登陆：向服务器发送登陆信息。接收服务器返回的应答信息。1.3 聊天：登陆成功后 , 选择群聊或单聊进行聊天，选择在线用户可进行查询当前在线用户，选择退出可退出登录。a. 单聊：从在线用户中选择一个，与其单聊b. 群聊：向所有在线的用户发送消息c. 退出聊天：退出此次聊天，但不断开连接d. 退出登陆，断开连接，退出时不需要发送下线信息，直接

6、退出1.4 面向连接的客户 / 服务器程序工作模型：2、原理：客户机在注册或登陆时首先和服务器连接，注册完或登陆失败断开连接，登陆成功不断开连接，使用send 和 recv 发送接收数据，根据上述的数据报的定义，发送相应的数据报。3、程序清单3.1 客户端接收器（本地服务器）代码#include #include #include #include #pragma comment(lib,ws2_32.lib) #define default_port 5051/for recv #define buffer_length 1000 void mysendmessage(socket ssoc

7、ket,char *response,int responselen, struct sockaddr* cli,int clilen); void main() int iport=default_port; wsadata wsadata; socket ssocket,wchyssocket; int ilen,wchyilen; int isend; int irecv; char send_buf1000; char recv_bufbuffer_length; struct sockaddr_in ser,cli,wchy; printf(-n); printf(cserver w

8、aitingn); printf(-n); if(wsastartup(makeword(2,2),&wsadata)!=0) printf(failed to load winsock.n);return; ssocket=socket(af_inet,sock_dgram,0); if(ssocket=invalid_socket)printf(socket()faild:%dn,wsagetlasterror();return; ser.sin_family=af_inet; ser.sin_port=htons(iport); ser.sin_addr.s_addr=htonl

9、(inaddr_any); if(bind(ssocket,(lpsockaddr)&ser,sizeof(ser)=socket_error) printf(bind()faild:%dn,wsagetlasterror();return; ilen=sizeof(cli); memset(recv_buf,0,sizeof(recv_buf); while(1) / 接收数据包确定 cli 表示 cli存有客户端发来的 ip和 port irecv=recvfrom(ssocket,recv_buf,buffer_length,0,(sockaddr*)&cli,&

10、ilen); if(irecv=socket_error) printf(recvfrom()faild:%dn,wsagetlasterror();return; else if(irecv=0) break; else / 接收到了正确数据/printf(+%sn,recv_buf); / 控制信息的种类有00 01 10 11 12 20 21 30 31 /00注册成功 01 注册失败 10 登陆成功 11.12表示登陆失败 20表示一次成功会话 21 表示错误会话 30 表示成功推出 31表示错误推出switch(recv_buf0) case 0: if(recv_buf1=0)p

11、rintf(注册成功 n); else printf(注册失败 n); break; case 1: if(recv_buf1=0) printf(登陆成功 n); wchy.sin_family=af_inet; wchy.sin_port=htons(5053); wchy.sin_addr.s_addr=inet_addr(127.0.0.1); wchyssocket=socket(af_inet,sock_dgram,0); if(wchyssocket=invalid_socket) printf(socket()failed:%dn,wsagetlasterror();retur

12、n; wchyilen=sizeof(wchy); strcpy(send_buf,#); mysendmessage(wchyssocket,send_buf,sizeof(send_buf),(struct sockaddr*)&wchy,wchyilen); else if(recv_buf1=) printf(已经在其他地方登陆n); wchy.sin_family=af_inet; wchy.sin_port=htons(5053); wchy.sin_addr.s_addr=inet_addr(127.0.0.1); wchyssocket=socket(af_inet,s

13、ock_dgram,0); if(wchyssocket=invalid_socket) printf(socket()failed:%dn,wsagetlasterror();return; wchyilen=sizeof(wchy); strcpy(send_buf,*); mysendmessage(wchyssocket,send_buf,sizeof(send_buf),(struct sockaddr*)&wchy,wchyilen); else printf(登陆失败 n); wchy.sin_family=af_inet; wchy.sin_port=htons(505

14、3); wchy.sin_addr.s_addr=inet_addr(127.0.0.1); wchyssocket=socket(af_inet,sock_dgram,0); if(wchyssocket=invalid_socket) printf(socket()failed:%dn,wsagetlasterror();return; wchyilen=sizeof(wchy); strcpy(send_buf,); mysendmessage(wchyssocket,send_buf,sizeof(send_buf),(struct sockaddr*)&wchy,wchyil

15、en); break; case 2: printf(群聊%sn,recv_buf+2); break; case 4: printf(在线用户列表： %sn,recv_buf+2); break; case 5: printf(单聊); wchy.sin_family=af_inet; wchy.sin_port=htons(5053); wchy.sin_addr.s_addr=inet_addr(127.0.0.1); wchyssocket=socket(af_inet,sock_dgram,0); if(wchyssocket=invalid_socket) printf(socke

16、t()failed:%dn,wsagetlasterror();return; wchyilen=sizeof(wchy); strcpy(send_buf,%); mysendmessage(wchyssocket,send_buf,sizeof(send_buf),(struct sockaddr*)&wchy,wchyilen); printf(%sn,recv_buf+2); break; case 6: if(recv_buf1=0) printf(单聊对象不存在 n); wchy.sin_family=af_inet; wchy.sin_port=htons(5053);

17、wchy.sin_addr.s_addr=inet_addr(127.0.0.1); wchyssocket=socket(af_inet,sock_dgram,0); if(wchyssocket=invalid_socket) printf(socket()failed:%dn,wsagetlasterror();return; wchyilen=sizeof(wchy); strcpy(send_buf,); mysendmessage(wchyssocket,send_buf,sizeof(send_buf),(struct sockaddr*)&wchy,wchyilen);

18、 else if(recv_buf1=1) printf(单聊对象未在线 n); wchy.sin_family=af_inet; wchy.sin_port=htons(5053); wchy.sin_addr.s_addr=inet_addr(127.0.0.1); wchyssocket=socket(af_inet,sock_dgram,0); if(wchyssocket=invalid_socket) printf(socket()failed:%dn,wsagetlasterror();return; wchyilen=sizeof(wchy); strcpy(send_buf,

19、&); mysendmessage(wchyssocket,send_buf,sizeof(send_buf),(struct sockaddr*)&wchy,wchyilen); break; closesocket(ssocket); wsacleanup(); void mysendmessage(socket ssocket,char *response,int responselen, struct sockaddr* cli,int clilen) int isend; /int sendto ( socket s , const void * msg, int l

20、en, unsigned int flags, const struct sockaddr * to , int tolen ) ; isend=sendto(ssocket,response,responselen,0,(sockaddr*)cli,clilen); / isend=sendto(sclient,send_buf,sizeof(send_buf),0,(struct sockaddr*)&ser,ilen); if(isend=socket_error) printf(sendto()failed.:%dn,wsagetlasterror(); else if(ise

21、nd=0) ; else /printf(sendto() succeeded !n); /printf(-n); 3.1 客户端代码#include #include #include #pragma comment(lib, ws2_32.lib) #define buffer_size 1024 void mysendmessage(socket ssocket,char *response,int responselen); int main(int argc, char *argv) wsadata wsadata; sockaddr_in ser,cli; socket sclie

22、nt,wchysclient; int ilen,wchyilen; int irecv; char send_buf1000; char recv_bufbuffer_size; if (wsastartup(makeword(2, 2), &wsadata) != 0) printf(wsastartup()n); return 0; printf( 手动连接模式中.n); char szserver256; / 连接的服务器地址，ip地址printf( 请输入即将连接的服务器ip地址 :); gets(szserver); ser.sin_family = af_inet; se

23、r.sin_port = htons(5050); ser.sin_addr.s_addr = inet_addr(szserver); char user20,password20; char str100,str1100,wchystr100; bool haslogin=false; / 只能绑定一次，开始放在了循环里，555 wchysclient=socket(af_inet,sock_dgram,0); if(wchysclient=invalid_socket)printf(socket()faild:%dn,wsagetlasterror();return 0; cli.sin

24、_family=af_inet; cli.sin_port=htons(5053); cli.sin_addr.s_addr=htonl(inaddr_any); if(bind(wchysclient,(lpsockaddr)&cli,sizeof(cli)=socket_error) printf(bind()faild:%dn,wsagetlasterror();return 0; wchyilen=sizeof(cli); memset(recv_buf,0,sizeof(recv_buf); sclient = socket(af_inet, sock_stream, 0);

25、 if (sclient = invalid_socket) printf(socket()n); return 0; if (connect(sclient, (sockaddr*)&ser, sizeof(ser) = invalid_socket) printf(socket()n); return 0; else bool haslogin=false; while(!haslogin) printf(-n); printf(0. 注册 n); printf(1. 登陆 n); printf(2. 退出 n); printf( 请输入相应的数字:n); scanf(%s,&am

26、p;str); switch(str0) case 0: printf( 用户名： ); scanf(%s,user); printf( 密码： ); scanf(%s,password); strcpy(send_buf,0); strcat(send_buf,user); strcat(send_buf,); strcat(send_buf,password); mysendmessage(sclient, send_buf, sizeof(send_buf); break; case 1: printf( 用户名： ); scanf(%s,user); printf( 密码:); sca

27、nf(%s,password); strcpy(send_buf,1); strcat(send_buf,user); strcat(send_buf,); strcat(send_buf,password); mysendmessage(sclient, send_buf, sizeof(send_buf); irecv=recvfrom(wchysclient,recv_buf,buffer_size,0,(sockaddr*)&cli,&wchyilen); if(irecv=socket_error) printf(recvfrom()faild:%dn,wsagetl

28、asterror();return 0; else if(irecv=0) break; else / 接收到了正确数据printf(recv:%sn,recv_buf); if(recv_buf0=&recv_buf1=) haslogin=0; system(cls); printf( 登录失败！请重新登录或注册后登录_n); if(recv_buf0=*&recv_buf1=*) haslogin=0; system(cls); printf( 已经在其他地方登陆n); printf( 登录失败！请重新选择用户登录或注册后登录_n); if(recv_buf0=#&

29、;recv_buf1=#) haslogin=1; system(cls); printf( 登录成功 _n); bool wchyhaslogin=false; while(!wchyhaslogin) printf(-n); printf(0. 群聊 n); printf(1. 单聊 n); printf(2. 在线用户 n); printf(3. 退出 n); printf( 请输入相应的数字:n); scanf(%s,&wchystr); switch(wchystr0) case 0: wchyhaslogin=1; printf( 输入 exit 退出。 n); print

30、f(-n); while(wchyhaslogin) printf(); scanf(%s,&str); if(strcmp(str,exit)!=0) strcpy(send_buf,2); strcat(send_buf,user); strcat(send_buf,); strcat(send_buf,str); mysendmessage(sclient, send_buf, sizeof(send_buf); else system(cls); wchyhaslogin=0; break; case 1: wchyhaslogin=1; printf( 请输入单聊对象的用户名

31、：); scanf(%s,&str1); strcpy(send_buf,5); strcat(send_buf,str1); strcat(send_buf,); strcat(send_buf,user); strcat(send_buf,*); strcat(send_buf,_welcome_to_single_chat.); mysendmessage(sclient, send_buf, sizeof(send_buf); irecv=recvfrom(wchysclient,recv_buf,buffer_size,0,(sockaddr*)&cli,&w

32、chyilen); if(irecv=socket_error) printf(recvfrom()faild:%dn,wsagetlasterror();return 0; else if(irecv=0) break; else / 接收到了正确数据/printf(recv:%sn,recv_buf); if(recv_buf0=&recv_buf1=) wchyhaslogin=0; system(cls); printf( 单聊对象不存在，退出了单聊模式n); if(recv_buf0=&recv_buf1=&) wchyhaslogin=0; system(c

33、ls); printf( 单聊对象未在线，退出了单聊模式n); if(recv_buf0=%&recv_buf1=%) printf( 输入 exit 退出。 n); printf(-n); while(wchyhaslogin) printf(); scanf(%s,&str); if(strcmp(str,exit)!=0) strcpy(send_buf,5); strcat(send_buf,str1); strcat(send_buf,); strcat(send_buf,user); strcat(send_buf,*); strcat(send_buf,str);

34、 mysendmessage(sclient, send_buf, sizeof(send_buf); else system(cls); wchyhaslogin=0; break; case 2: strcpy(send_buf,4); strcat(send_buf,user); strcat(send_buf,); strcat(send_buf,str); mysendmessage(sclient, send_buf, sizeof(send_buf); system(cls); break; case 3: strcpy(send_buf,3); strcat(send_buf,

35、user); strcat(send_buf,); mysendmessage(sclient, send_buf, sizeof(send_buf); haslogin=0; wchyhaslogin=1; system(cls); break; default: system(cls); printf( 请输入正确信息n); break; break; case 2: exit(0); break; default: system(cls); printf( 请输入正确信息); system(pause); closesocket(sclient); wsacleanup(); retur

36、n 0; void mysendmessage(socket ssocket,char *response,int responselen) int isend; isend=send(ssocket,response,responselen,0); if(isend=socket_error) printf(send()failed.:%dn,wsagetlasterror(); else if(isend=0) ; else /printf(send() succeeded !n); printf(-n); 三、服务器端程序1、功能：1.1 接收客户机发来的注册信息，给客户注册。其中注册的

37、信息记录在当前文件夹下的config.txt中，注册时，检查用户名是否已存在。如果注册信息合格，那么将用户名和密码记录在文件中。向客户机发送注册结果。1.2 接收客户机发来的登陆信息。获取用户名和密码，在文件中查找用户名和密码是否合法。如果合法，开始聊天。否则，返回错误信息。用户登陆成功后，选择群聊或单聊进行聊天，选择在线用户可进行查询当前在线用户，选择退出可退出登录。1.3 接收客户机发来的聊天信息。将聊天信息转发给所有在线的ip 。其中聊天信息有两类：a）单聊：客户机指定在线用户中的一个用户名，与其进行聊天。b）群聊：客户机向所有在线的用户发送消息。1.4 面向连接的客户 / 服务器程序工

38、作模型：2、原理：服务器使用事件对象i/o 模式，监听套接口开启监听，创建事件，注册接收连接事件和关闭套接口事件。发生接收连接事件后，创建新事件，注册读事件和关闭套接口事件， 保存响应的套接字， 客户机的 ip ，是否登陆等必要信息。3、程序清单：3.1 头文件/deal.h int finduser(userdata *data,int num,char *name) int i; for(i=0;iusername)=0) return i; return -1; void deal(char *str,userdata *data,int &num,char *response,

39、char *ip) char userusernamelen; char passpasswordlen; / 第一位字符是功能号/ 0 注册/ 1 登陆/ 2 会话/ 3 退出int i,t; if(str0=0) / 注册的消息格式为 0+name+password for(i=1;iusername,user); strcpy(datanum-password,pass); datanum-log=0; memset(datanum-ip,0,sizeof(datanum-ip); printf(%s 用户注册成功 n,user); /-注册完成/ 返回成功信息strcpy(respon

40、se,00);/第一位是功能号第二位是状态号 0表示成功 1 表示失败savedata(data,num); else /fail printf(%s 用户注册失败 n,user); /-注册失败strcpy(response,01); else if(str0=1) / 登陆的消息格式为 1+name+password for(i=1;ipassword); if(strcmp(pass,datat-password)=0 & datat-log=0) / 密码验证成功printf(%s 登陆成功 n,user); datat-log=1; strcpy(datat-ip,ip);

41、strcpy(response,10); else if(strcmp(pass,datat-password)=0 & datat-log=1) printf(%s 已经在其他地方登陆 n,user); strcpy(response,1); else printf(%s 登陆密码错误 n,user); strcpy(response,11); else printf(%s 用户不存在，登陆失败n,user); strcpy(response,12); else if(str0=2) / 会话的消息格式为 2+name+(message) for(i=1;iusername,user

42、)=0 & strcmp(datat-ip,ip)=0) / 表示确实是正确用户发来的会话strcpy(response,20); strcat(response,user); strcat(response,:); strcat(response,str+i+1); printf(%s:%sn,user,str+i+1); else strcpy(response,21); printf(非正确用户发来会话，不予处理!n); else if(str0=3) / 会话的消息格式为 3+name+(message) for(i=1;iusername,user)=0 & strc

43、mp(datat-ip,ip)=0) / 表示确实是正确用户发来的会话strcpy(response,30); datat-log=0; memset(datat-ip,0,sizeof(datat-ip); printf(%s 退出n,datat-username); else strcpy(response,31); printf(非正确用户发来会话，不予处理!); else if(str0=4) for(i=1;istrlen(str);i+) if(stri=) break; stri=0; strcpy(response,40); for(i=0;ilog=1) printf(%s%

44、s在线 n,datai-username,datai-ip); /printf(%sn,datai-username); strcat(response,datai-username); strcat(response, ); else /printf(%s,datai-ip); else if(str0=5) for(i=1;istrlen(str);i+) if(stri=) break; stri=0; strcpy(user,str+1); printf(%s 用户接收 n,user); strcpy(pass,str+i+1); for(i=1;ilog=0) strcpy(resp

45、onse,61); printf(%s 未在线 n,user); else if(datat-log=1) strcpy(response,50); strcat(response,pass); strcat(response,:); strcat(response,pass+i+1); printf(%s:%sn,pass,pass+i+1); printf(%s 在线，可进行聊天 n,user); void mysendmessage(int ssocket,char *response,int responselen,sockaddr* cli,int clilen) int isend

46、; isend=sendto(ssocket,response,responselen,0,(sockaddr*)cli,clilen); if(isend=socket_error) printf(sendto()failed.:%dn,wsagetlasterror(); else if(isend=0) ; else /printf(sendto() succeeded !n); /printf(-n); /init.h #include #include /for main.cpp(1.cpp) #define default_port 5051/for recv #define de

47、fault_portsend 5052/for send #define buffer_length 1000 const bool debug=0; #define maxuser 1000 /-/ / 当程序遇到异常而结束时会示出错误而退出/-/ / 成员结构信息#define usernamelen 200 #define passwordlen 200 typedef struct char username200; char password200; bool log;/是否登陆char ip20; userdata; /-/ #define thefile config.txt /

48、 初始化用户数据导入bool initdata(userdata *s,int num,int &p)/成功返回 true 发生错误返回false /-/ / 读取文件信息并返回file *fp; char userbufusernamelen; char passbufpasswordlen; fp=fopen(thefile,r); if(!fp) if(debug) printf(config文件不存在 n); else if(debug) printf(find config.txtn); while(!feof(fp) /fgets(buf,sizeof(buf),fp);

49、fscanf(fp,%s,userbuf); fscanf(fp,%s,passbuf); if(debug) printf(+user:%s password:%sn,userbuf,passbuf); /add p+; sp=(userdata *)malloc(sizeof(userdata); if(!sp)printf(+error:malloc failed!n);return false; strcpy(sp-username,userbuf); strcpy(sp-password,passbuf); sp-log=0; memset(sp-ip,0,sizeof(sp-ip)

50、; fclose(fp); return true; bool savedata(userdata *userdata,int userdatap) file *fp; /建立配置文件fp=fopen(thefile,w); if(!fp)printf(+error:无法创建 config文件！ );return false; int i; for(i=0;iusername,userdatai-password); if(i!=userdatap)fprintf(fp,n); fclose(fp); 3.2 服务器主函数#include #include #include #pragma c

51、omment(lib,ws2_32.lib) #includeinit.h #includedeal.h / userdata *userdatamaxuser; int userdatap=-1; #define buffer_size 2048 void compressarrays(wsaevent events, socket sockets, dword *total, int index) for (size_t i = index + 1; i wsa_maximum_wait_events) printf(too many connections); closesocket(a

52、ccept); break; newevent = wsacreateevent(); if (newevent = wsa_invalid_event) printf(wsacreateevent()n); break; wsaeventselect(accept, newevent, fd_read | fd_write | fd_close); eventarrayeventtotal = newevent; socketarrayeventtotal = accept; cliarrayeventtotal = cli; eventtotal+; printf(socket %d co

53、nnectedn, accept); / 一下处理 fd_read 通知if (networkevents.lnetworkevents & fd_read) if (networkevents.ierrorcodefd_read_bit != 0) wsacloseevent(eventarrayindex - wsa_wait_event_0); printf(fd_read failed with error %dn, networkevents.ierrorcodefd_read_bit); break; / 从套接口读入数据int irecv = recv(socketarr

54、ayindex - wsa_wait_event_0, buffer, sizeof(buffer), 0); if (irecv = 0) break; else if (irecv = socket_error) printf(recv()n); break; else / 请求端 ip ser.sin_addr.s_addr=inet_addr(inet_ntoa(cliarrayindex - wsa_wait_event_0.sin_addr); printf(accepted client ip:%s,port:%dn, inet_ntoa(cliarrayindex - wsa_wait_event_0.sin_addr),ntohs(cliarrayindex - wsa_wait_event_0.sin_port); printf(recv:%sn,buffer); memset(response,0,sizeof(response); deal(buffer,userdata,userdatap,response,inet_ntoa(cliarrayindex - wsa_wait_event