数据通信与计算机网络大型实验

1、数据通信与计算机网络大型实验实验一 网络连通性测试程序一、实验原理在Windows系统中，我们经常用Ping.exe来测试网络的连通性。 Ping的实现过程很简单，该命令将引发IP层发送一个简单的IP包，一般是32字节。而目的方收到这个包后，将源地址和目的地址变换一下，重新发送这个包即可，当然还要加一些超时机制。 可以用C+ Builder中的Powersock、NMEcho、NMDayTime和NMTime等控件来实现网络连接检测功能。 二、程序目标客户机连接到Internet上是使用因特网信息和服务的前提。本实例利用Powersock、NMEcho、NMDayTime和NMTime等控件来

2、测试一台客户机是否已经连接到Internet上。使用Powersock控件，测试它的LocalIP属性，如果返回值不是.0或，则表明连接成功。使用NMEcho控件，向服务器发送数据，如果能接收到服务器远程返回的信息，则表明连接成功。使用NMDayTime控件获取服务器上的日期或时间，如果得到正确的结果，则表明连接成功。使用NMTime控件，以另一种数据格式获取服务器上的日期和时间，与使用NMDayTime一样，如果得到正确结果，则表明连接成功。三、部分参考过程首先定义以下控件： 三个Edit控件：一个用于接收远程主机的IP地址或域名，一个用于接收用户设置的超时机制的时间，一个

3、用于设置端口号。 两个RichEdit控件：一个用于给远程主机发送信息，一个用于接收来自远程主机的信息。 两个CheckBox控件：用于用户是否自己设定端口号。 一个Button控件：用于执行测试。 一个StatusBar控件：用于显示应用程序的状态。 程序实现代码如下： void _fastcall TForm1:Button1Click(TObject ender) /设置NMEcho控件的标准TCP/IP属性 NMEcho1-Host=Edit1-Text ; NMEcho1-TimeOut=StrToInt(Edit2-)Text) ; if(CheckBox1-)Checked) N

4、MEcho1-Port=StrToInt(Edit3-)Text); else NMEcho1-Port=7; /TCP/IP中Echo的默认端口号 NMEcho1-ReportLevel=Status_Basic; NMEcho1-Connect(); /建立连接 RichEdit2-Clear (); for(int i=0;i /RichEdit1用于给远程主机发送信息 RichEdit2-)Text=RichEdit2-Text +NMEcho1-Echo(RichEdit1-)Lines- Stringsi; NMEcho1-Disconnect (); 注意:在调用NMEcho控件

5、的Connect（）方法时，应该确保在接收数据之前连接已经建立。当调用Connect（）方法后，如果用户输入的是域地址而不是IP地址，且域名服务器成功地解析了这个域名，将触发控件的OnHostResoved事件，在此事件的处理中，我们将解析成功的消息在状态栏中显示给用户。具体实现代码如下： void _fastcall TForm1:NMEcho1HostResolved(TComponent ender) StatusBar1-Panels-Items0-Text="Host Resolved!" 如果用户输入的远程主机不正确，将触发控件的OnInvalidHost事件，

6、在此事件的处理中，弹出对话框要求用户重新输入远程主机的IP地址或域名地址，然后试图与服务器重建连接。具体代码如下： void _fastcall TForm1:NMEcho1InvalidHost(bool &&Handled) AnsiString s; if(InputQuery("Invailid host!"，"Specify a new host:"，s) NMEcho1-Host=s; Handled=true; 建立连接后，将触发控件的OnConnect事件，在此事件的处理中，我们将连接成功的消息在状态栏中显示给用户。具体实

7、现代码如下： void _fastcall TForm1:NMEcho1Connect(TObject ender) StatusBar1-Panels-Items0-Text="Echo has connected host!" 如果在调用Connect（）方法后，在超时时间仍然没有与服务器连接，将触发控件的OnConnectFailed事件，在此事件的处理中，我们将连接失败的消息显示给用户。具体实现代码如下： void _fastcall TForm1:NMEcho1ConnectionFailed(TObject ender) ShowMessage("Co

8、nnection failed!"); 除了NMEcho控件可以实现以上功能外，NetMaster的NMDayTime、NMTime这两个控件也能实现。方法与NMEcho控件一样，区别是NMDayTime和NMTime这两个控件不用首先调用Connect（）方法，它们与服务器的连接是在使用DayTimeStr、TimeStr属性时自动进行的。实验二 UDP数据报系统一、 NMUDP的功能NMUDP的主要功能是在网络下使用UDP传送数据信息。具体来说，能够实现：发送UDP数据使用UDP发送数据报，先要正确指定接收数据的远程主机的地址和端口号，分别设置RemoteHost和Reomote

9、Port属性。然后使用控件的SendBuffer方法向远程主机发送字符数组，或使用SendStream方法发送数据流。接收UDP数据接收UDP数据前，先要正确设置本地端口号（LocalPort）属性。此属性必须在设计期间赋值且在运行中不能改变。当本机收到UDP数据时，触发控件的OnDataAvailable事件。在此事件的处理函数中，调用ReadBuffer方法将数据读入缓冲区，或者调用ReadSrtream将数据读入数据流中。二、 NMUDP的属性、方法和事件NMUDP直接继承于Tcomponent，主要的属性、方法和事件如下。1、 属性LocalPort声明：property LocalP

10、ort:integer;指定一个监听接收到数据报的端口号。如果设置为0，则收不到数据。RemoteHost声明：property RenoteHost:string;接收用户发送的数据报的远程主机名或IP地址。RemotePort声明：property Remote:integer;接收用户用SengStream和SendBuffer方法发送的数据报的远程主机端口号。ReportLevel声明：property ReportLevel:integer;指定状态信息的详细程度。可取值有Status_None、Status_Informational、Status_Basic、Status_Rou

11、tines、Status_debug和Status_Trace，默认值为Status_Informational。2、方法SendBuffer声明：procedure SendBuffer(Buff:array of char;length:integer);将存储在字符数组中的数据发送到远程主机。参数Buff指定要发送的数组；length指定Buff中数据的大小。如果Buff中没有数据，将触发OnBufferInvailid事件。ReadBuffer声明：procedure ReadBuffer(var Buff:array of char;var length:integer);读取Buf

12、fer中收到的UDP数据。参数Buff指定一个读入数据的缓冲区；length指定欲读取数据的大小。Buff设置不能小于接收数据大小，否则将触发接收异常。SendStream声明：procedure SendStream(DataStream:Tstream);向远程主机发送来的数据流。参数DataStream指定要发送的数据流。如果没有数据，将触发OnStreamInvalid事件。ReadStream声明：procedure ReadStream(Data Stream:Tstream);读取从远程主机发送来的数据流中的UDP数据。参数DataStream指定接收的数据流。如果以数据流传送的

13、流没有初始化，将触发异常。3、事件OnDataSend声明：property OnDataSend:TNotifyEvent;typedef void_fastcall(_closure*TnotifyEvent)(System:Tobject*Sender);使用SendStream或SendBuffer方法传送数据报成功时触发。此方法保证数据发送出而不保证远程主机接收到，因为UDP协议没有确认机制。OnDataReceived声明；property OnDataReceived:TonReceive;TonReceive=procedure(Sender:Tcompontent;Numbe

14、rBytes:Integer;FromIP:string;Port:integer);接收到来自远程主机的数据时触发。事件参数：NumberBytes指明收到的字节数；FromIP指明发送数据的计算机地址；Port指明数据来源端口。 OnBufferInvalid声明：property OnBufferInalid:TbufferInvalid;TbufferInvalid=procedure(var handled:Boolean;var Buff:array of char;var length:integer);调用SendBuffer方法时，如果Buffer中没有数据则触发此事件。事件

15、参数：Buff指定将发送的数据缓冲区；length指定缓冲区大小。修改这两个参数可以获取一个合法的数据缓冲区。如果handled参数设置为True,则重新发送缓冲区数据，否则引起异常。OnStreamInvalid声明：property OnSrreamInvalid:TstreamInvalid;TstreamInvalid=procedure(var handled:Boolean;Srream:Tstream);使用SendSrream 方法发送数据，而数据流为空时触发此事件。事件参数：Stream参数指为空的数据流。重装数据后，如果handled参数设置为True，则重新发送数据流，否

16、则引起异常。OnInvalidHost声明：property:ThandlerEvent;ThandlerEvent=procedure(var handled:Boolean);指定的远程主机非法时触发。事件参数：如果handled参数设置为True，再次发送数据，若仍失败则引起异常。如果handled参数设置为False(默认值)，则引起异常。OnStatus声明：property:Tonstatus;TonStatus=procedure(Sender:Tcomponent;status:string);控件状态变化时触发此事件。事件参数：参数status指明控件当前状态。三、程序目标使

17、用NMUDP控件，创建一个可以接收和发送UDP数据报（包括用户数据报流）的应用程序。实验三 网络聊天程序的开发一、Winsock概述WinSock是一组API，用于在Internet上传输数据和交换信息。虽然现在有很多现成的工具（如Web浏览器、FTP程序）可以实现在Internet上传输数据和文件，但通过WinSock编程可以获得更大的灵活性，而且不需考虑网络的连接细节。用WinSock编程本来是很麻烦的，但CBuilder中并不需要直接与Winsock的API打交道，因为ClientSocket和SeverSocket控件封装了Winsock的大部分API，使得对Winsock的访问大大简

18、化了。如果通过Internet传输数据，则至少需要一对Socket。其中，一个Socket在客户端，另一个在服务器端。一旦客户端和服务器端都接通了Socket，客户端和服务器端就可以相互通信，就好象墙上的电话插孔一样。用Socket建立的连接是建立在TCP/IP协议基础上的，同时也支持其他相关的协议，如XNS、DECnet及IPX/SPX等。根据连接发起的方式以及本地Socket要连接的目标，Socket之间的连接可以分为三种类型：客户端连接、监听连接和服务器端连接。所谓客户端连接，是指由客户端的Socket提出连接请求，要连接的目标是服务器的Socket。为此，客户端的Socket首先要描述

19、它要连接的服务器端的Socket，主要是服务器端Socket的地址和端口号，然后再定位所要连接的服务器端Socket。找到以后，就向服务器端Socket请求连接。此时，如果服务器端的Socket不是处于准备好状态，就会自动维护一个客户请求的队列，在它认为是适当时向客户端发出“允许连接”（Accept）信号。这时，客户端Socket与服务器端Socket的连接就建立了。所谓监听连接，是指服务器端Socket并不定位具体的客户端Socket，而是处于等待连接的状态。当服务器端Socket监听到或接收到客户端Socket的连接请求时，它就响应客户端Socket的请求，建立一个新的Socket句柄并与

20、客户端连接，而与服务器端Socket继续处于监听状态，这样就可以继续监听其他客户端Socket的连接请求。所谓服务器端连接，是指当服务器端Socket接收到客户端Socket的连接请求事，就把服务器端Socket的描述发给客户端。一旦客户端确认了此描述，连接就建立了。二、C+Builder中Socket编程C+Builder分别用ClientSocket和ServetSocket控件来操纵客户端Socket与服务器端Socket的连接和通信。这两个控件用于管理客户端和服务器端的连接，它们本身并不是Socket对象。操纵Socket对象的是TcustomWinSockete及其派生类，如Tcli

21、entWinSocket、TserverWinSocket、TserverClientWinSocket等。使用CBuilder进行Socket编程，首先需要分别建立服务器端Socket和客户端Socket，介绍如下。1、 建立服务器端Socket把一个SeverSocket控件放在表单或数据模块上，应用程序就变成一个TCP/IP服务器。当服务器处于监听状态时，用TserverWinSocket来操纵服务器端的Socket对象。当客户端提出连接请求，服务器接收请求并建立连接时，用TserverClientWinSocket来操纵服务器端Socket与客户端Socket的连接。要使服务器能监听客

22、户的连接请求，首先要设置TserverSocket的Port属性指定端口号。如果服务器提供的是标准的TCP/ip服务（如FTP、HTTP等，这些标准服务的端口号是事先指定的），只要设置TserverSocket的Service属性指定服务器类型，端口号就隐含确定了。如果同时设置了Port和Service属性，Port属性将被忽略。指定了端口号或由Service属性隐含指定的端口号后，就可以调用ServerSocket控件的Open开始监听。如果在设计期间将Active属性设置为Ture，在服务器程序启动时就会自动进入监听状态，即将Active属性设置为Ture与调用Open是等价的。一旦进入了

23、监听状态，就可以通过ServerSocket控件的Socket属性返回服务器端Socket对象，并由此对象获得有关连接的信息。例如，通过Socket对象的SocketHandle属性可以获得Socket的Windows句柄，供直接调用Socket的API需要时使用。而Socket的Handle属性可以访问从Socket连接检索消息的窗口。服务器进入监听状态后，当客户端提出连接请求时，服务器就自动接收请求，然后建立连接并触发OnClientConnect事件。此时，服务器端Socket与客户端Socket的连接由TserverWinSocket来操纵。TserverWinSocket的Conne

24、ctions属性可以返回一个数组，该数组由服务器当前活动的连接（TserverClientWinSocket）组成。如果要断开连接，只需在服务器端调用Close或者将Active属性设置为False即可。需要注意的是，这将导致氖对客户的连接都断开，并退出监听状态。如果在客户端调用Close，就会只断开该客户与服务器的连接，而不影响其他客户的连接ServerSocket控件的继承关系：Tcomponet->TabstractSocket->TcustomSocket->TcustomServerSocket->TserverSocket由此可见，ServerSocket控

25、件是典型的非可视控件。TcustomSocket是TserverSocket的虚基类，不能直接创建tcustomSocket的实例。2、 建立客户端Socket如果把一个ClientSocket控件放在表单或数据模块上，应用程序就会变成一个TCP/IP客户端。此时，利用TclientWinSocket操纵客户端的Socket对象。如果把ServerSocket控件和ClientSocket控件放在同一个表单或数据模块上，应用程序就具有TCP/IP服务器和客户两种角色。ClientSocket控件的Host属性用于指定服务器的主机名，如这种方式比较直观，但要花费域名解析的时间。如果用Sddres

26、s属性直接指定主机的IP地址，如3，这样可以省略域名解析。如果同时设置了Host属性和Address属性，Address属性将被忽略。如果要连接服务器，还需指定服务器端所使用的端口号。有两种方式可以指定服务器端所使用的端口号：一是直接设置Port属性；二是设置Service属性隐含确定端口号。如果同时设置了Port和Service属性，Port属性将被忽略。指定了服务器端的主机名或IP地址以及端口号后，如果调用ClientSocket控件的Open方法或者把Active属性设置为True，客户端Socket就会向服务器端提出连接请求。如果服务器端Socket处于监听状态

27、，就会自动接收请求并建立连接。一旦连接了服务器端的Socket，就可以用ClientSocket控件的Socket属性返回客户端的Socket对象（TclientWinSocket）,并由此获得有关连接的信息。例如，Socket对象的SocketHandle属性可以获得Socket的Windows句柄，供直接调用Socket的API需要时使用。而Socket的Handle属性可以访问从Socket连接中检索消息的窗口。通过Socket的AsyncStyles属性，可以设置要捕捉哪些信息。在客户端断开连接是通过调用ClientSocket控件的Close方法实现的。此时，服务器端将触发OnCli

28、entDisconnect事件，而客户端将触发OnDisconnect事件。ClientSocket控件的继承关系和ServerSocket控件的继承关系一样的。因此，ClientSocket控件也是一个典型的非可视控件。3、 用Socket实现在网络上传输数据在服务器Socket与客户端Socket建立连接后，就可以通过Internet传输数据和文件了。这里先要介绍WinSock中的“阻塞”和“非阻塞”概念。在Windows环境下，一般采用非阻塞方式。对于客户端Socket，如果把ClientType属性设置为ctNonBlocking，就表示采用非阻塞方式连接。当服务器端Socket试图进

29、行读或写时，客户端Socket就会得到通知，触发OnRead或OnWrite事件。类似地，对于服务器端，如果把ServerType属性设置为stNonBlocking，则表示采用非阻塞方式连接。当客户端Socket试图进行读或写时，服务顺端Socket就会得到通知，触发OnClientRead或OnClientWrite事件。在处理上述事件的句柄中，都有一个Socket参数，它就是服务器端或客户端的Socket对象，其类型是TclientWinSocket、TserverWinSocket或TserverClientWinSocket。这些Socket对象的共同基类是TcustomWinSoc

30、ket。TcustomWinSocket提供了在Internet上传输数据的。如果要读取数据，可以调用ReceiveBuf或BeceiveText；如果要发送数据，可以调用SendBuf、SendStream、SendText或SendStreamThenDrop。SendStreamThenDrop能够在发送完数据后自动断开Socket的连接。SendStream和SendStreamThenDrop适合于发送流对象（如文件）。不过，程序并不需要显示地删除对象，加为当Socket连接断开时，Socket会自动释放所有的流对象。与非阻塞方式不同的是，在阻塞方式下没有像OnRead或OnWrit

31、e等的异步事件，Socket必须主动去读或写数据。在读或写数据操作完成之前，其他代码无法执行，应用程序处于等待状态。所以，阻塞方式不可避免地会影响整个应用程序的性能。对于客户端Socket，如果把ClientType属性设置为ctBlocking，表示采用阻塞方式连接。为了尽可能减少阻塞方式的副作用，可把所在涉及到读写的操作放在一个单独的线程中。这样，在32位的Windows环境下可以继续执行其他线程。当然，如果在读写过程中客户程序本身没有其他事情，就不必创建一个线程。对于服务器端Socket，如果把ServerType属性设置为stThreadBlocking，则表示采用阻塞方式连接。C+B

32、uilder将为每一个阻塞方式的连接自动分配一个新的线程。这样，即使有某个客户正在进行读写操作，其他客户也不必等待。服务器端Socket用TserverClientThread对象来操纵每一个线程。当线程开始执行时，它就检查位于另一端的客户是否正在试图进行写。若是，就触发OnClientRead事件；否则，触发OnClientWrite事件主服务器去写。实际上，这种用线程对象管理连接的方式可以认为是“假阻塞”方式。就服务器端而言，其编程非常类似于非阻塞方式；而客户端则需使用TwinSocketStream对象来判断服务器是否已准备好读或写。TwinSocketStream对象具有超时保护机制，

33、用以保证服务器和客户的同步，防止应用程序锁死。用TwinSocketStream对象进行读或写时，如果20秒内操作还没有完成，就认为超时而自动断开连接。注意：TwinSocketStream对象不能用于非阻塞方式。从上面的叙述可以看出阻塞和非阻塞方式的重要区别。在阻塞方式下，读或写是主动的，应用程序可以在读或写后安全地关闭Socket的连接；而在非阻塞方式下，读或写是随机的，Socket必须经常保持连接才能捕捉到异步事件。4、 TcustomWinSocketTcustomWinSocket是Socket对象的基类。编写WinSock应用程序有时需要直接操纵Socket对象，加此，这里先介绍T

34、customWinSocket。1） 声明在SCKTCOMP单元中，TcustomWinSocket有三个派生类。其中，TclientWinSocket用于操纵客户端的Socket对象；TserverClientWinSocket用于操纵已经与客户端建立连接的服务器端的Socket对象；而TserverWinSocket用于操纵监听方式下的服务器端的Socket对象。2） 属性Addr声明：property sockaddr_in Addr=read=Faddr;此属性是只读属性，返回本地Socket使用的端口号。其什由参数LocalAddress和LocalPort属性决定。AsyncSty

35、les声明：property TasyncStyles AsyncStyles = read = FasyncStyles,write =SetAsyncStyles, nodefault ;此属性用于设置Socket对象可以接收到哪些异步事件，这此事件（消息）将传递给Handle属性所返回的窗口。TasyncStyles本身是一个集合，可以包含下列元素：asRead表示已准备好读时：asWrite表示已准备好写时：asOOB表示当超出带宽的数据到达时；asAccept表示当另一个Socket请求连接时；asConnect表示当连接了另一个Socket时；而asClose表示当与另一个Sock

36、et断开连接时。注意：如果Socket是非阻塞方式，则AsyncStyles至少应该包含asRead和asWrite。Connected声明：property bool Connected=read=Fconnected, nodefault;表明Socket连接状态。其值为True时，表示已建立Socket连接并可用；否则，Socket关闭并可改变。打开客户端Socket可以使用Open方法；打开服务器端Socket可以使用Listen方法。Data声明：property void * Data = read=Fdata,write=Fdata;此特性是个无类型指针，指向一个应用程序专用的数

37、据结构。在该数据结构中可能包含了有关客户端的信息，服务器端Socket用此信息来判断客户端的连接请求。Handle声明：property HWND Handle =read=GetHandle,nodefault;Socket把接收的异步事件以Windows消息形式发送给此句柄。LocalAddress声明：property System:AnsiString LocalAddress = read=GetLocalAddress;返回一个用点分十进制记法表示的本地IP地址，如“”等。一台计算机可以有多个IP地址，每个IP地址可以同时用于多个Socket连接，但每一个So

38、cket连接的端口号（LocalPort）必须是相异的，以区别于同一IP地址的其他连接。LocalHost声明：property System:AnsiString LocalHost = reak=GetLocalHost;此属性以字符方式返回本地Socket的名称，例如http:/www.Zjc.Z。它为在LocalAddress属性中指定的本地IP地址提供别名。在Intranet中通常提供主机IP地址。LocalPort声明：property int LocalPort =read =GetLocalPort,nodefault;本地Socket的端口号。许多标准的服务都有固定的端口号，

39、如果要检查一个端口号是否属于标准服务所专用的，可以调用LookupService函数。当连接到另一个Socket的客户端和服务器时，LocalPort通常是在连接时随机指定的。同一个IP地址可以同时用于多个Socket连接，但每个连接的端口号必须是相异的，即LocalAddress和LocalPort属性的组合总是惟一的。RenoteAddr声明：property sockaddr_in RemoteAddr =read=GetRemoteAddr;返回本地Socket所连接的另一端Socket的Internet地址。它是RemoteAddress属性和RemotePort属性的组合。RemoteAd