Linux下基于socket的文件传输程序设计讲解

1、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

2、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

3、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

4、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

5、，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

6、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<sys/socket.h>头文件中，形式如下：struct sockaddruint8_t sa_len;s

7、a_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<netinet/in.h>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（

8、）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

9、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

10、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

11、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_na

12、me);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

13、如下：服务端：#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/socket.h>#include<sys/stat.h>#include<arpa/inet.h>#include <sys/resource.h>#include <sys/types.h>#include <dirent.h>#define MAXBUF 256/*-start of fil

14、eList 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(c

15、har 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(strcm

16、p(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+

17、"name" strcpy(cur->,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_siz

18、e; 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/

19、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;

20、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(&

21、quot;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 < strlen(fileListString) p

22、rintf("File Write into Failedn"); break;bzero(fileListString, MAXBUF); else if(i>=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-

23、>nextfile; fclose(file); /对目录队列中目录使用递归，直到结束 for(j=0;j<i;j+) showAllNode(headArrayj); return ;/showList/输入：列表头/输出：显示列表，返回voidvoid showList(fileList * head) /判断head 是否为空，若为空直接返回 if(head = NULL)return; /若不为空则显示它的内容 while(head) printf("%sn",head->file.fullName); head = head->nextfi

24、le; 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)prin

25、tf("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:

26、");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

27、 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",_ol

28、d);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 '%s'n", _old );else printf( "File '%s' renamed to '%s'n", _old, _new );continue;else

29、 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(

30、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) perror("bind error:"); exit(1); int window=1; while(window!=0) clen=size

31、of(client_addr); recvfrom(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&client_addr,&clen); printf("%sn",buf); if(strncmp(buf, "0", 1) = 0) if(strncmp(buf, "0yy", 7) = 0) strcpy(buf,"yes"); printf("It's username and right.n"); else strcpy

32、(buf,"no");printf("It's username but wrong.n"); sendto(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&client_addr ,sizeof(client_addr); else if(strncmp(buf, "1", 1) = 0) if(strncmp(buf, "1123", 4) = 0) strcpy(buf,"yes"); sendto(ssock,(void *)b

33、uf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&client_addr ,sizeof(client_addr); printf("It's password and right.n"); recvfrom(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&client_addr,&clen); if(strncmp(buf, "upload", 5) = 0)printf("The client is going to upload file.n"

34、;);recvfrom(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&client_addr,&clen);/get filenameprintf("The filename of the file uploaded by user is:%sn",buf);FILE *file;char temp30;strcpy(temp,"recieve/");strcat(temp,buf);file=fopen(temp,"w");if(file=NULL)printf(&quo

35、t;The file is created failed!");exit(1);bzero(buf, MAXBUF);recvfrom(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&client_addr,&clen);while (strlen(buf) > 0)int write_length = fwrite(buf, sizeof(char), strlen(buf), file);if (write_length < strlen(buf) printf("File Write into F

36、ailedn"); break;bzero(buf, MAXBUF);fclose(file);printf("Recieve file already success.n"); elseprintf("The client wants to download file.n");printf("Send the filelist to the client.n");/filelistfileList *mylist;/显示的目录char name1024="recieve/"/取得目录下文件/头指针传递的

37、目录或者文件名mylist =getFileList(name);strcpy(mylist->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);elseprin

38、tf("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)

39、;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/");st

40、rcat(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,MAXB

41、UF,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; el

42、se strcpy(buf,"no");sendto(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&client_addr ,sizeof(client_addr);printf("It's password but wrong.n"); 客服端：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<strings.h>#include<string.h>#incl

43、ude<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<netdb.h>#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

44、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(window>0)if(window='1')int key=0;printf("Please input your use

45、rname:");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(&serve

46、r_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 sockaddr*)&server_addr,sizeof(ser

47、ver_addr);printf("你已经发送username(%s)给server请等待响应.n",buf);clen=sizeof(client_addr);recvfrom(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&server_addr,&clen);printf("你已经得到了server的响应:%sn",buf);if(strncmp(buf, "yes", 3) != 0)printf("The username you inputed is w

48、rong!n");window='1'close(ssock);printf("Please input your username:");scanf("%s",username);printf("%sn",username);elseclose(ssock);key=1;printf("Please input your password:");scanf("%s",password);printf("%sn",password);if(ssock

49、 = 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);elsekey=0;while(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);bz

50、ero(temp,21);strcpy(temp,"1");printf("%sn",temp);strcat(temp,password);strcpy(buf,temp);sendto(ssock,(void *)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr);printf("你已经发送password(%s)给server请等待响应.n",buf);clen=sizeof(client_addr);recvfrom(ssock,(void *

51、)buf,MAXBUF,0,(struct sockaddr*)&server_addr,&clen);printf("你已经得到了server的响应:%sn",buf);if(strncmp(buf, "yes", 3) != 0)printf("The password you inputed is wrong!n");window='1'close(ssock);printf("Please input your password:");scanf("%s",password);printf("%sn",password);else/file list display and file ch