【正文】 長(zhǎng)沙理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院 《網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程 》課程設(shè)計(jì)報(bào)告 院 系 計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院 專 業(yè) 網(wǎng)絡(luò)工程 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程課程設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 31 頁(yè) 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定 院 系 計(jì)算機(jī)與通信工程 專 業(yè) 網(wǎng)絡(luò) 工程 班 級(jí) 網(wǎng)絡(luò) 1101 班 學(xué) 號(hào) 202058080110 學(xué)生姓名 *** 指導(dǎo)教師 *** 指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在課程設(shè) 計(jì)中的評(píng)價(jià) 評(píng)分項(xiàng)目 優(yōu) 良 中 及格 不及格 學(xué)習(xí)態(tài)度 與遵守紀(jì)律情況 課程設(shè)計(jì)完成情況 課程設(shè)計(jì) 報(bào)告 的質(zhì)量 指導(dǎo)教師 成績(jī) 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 課程設(shè)計(jì)答辯組 對(duì)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中的評(píng)價(jià) 評(píng)分項(xiàng)目 優(yōu) 良 中 及格 不及格 課程設(shè)計(jì)完成情況 課程設(shè)計(jì) 報(bào)告 的質(zhì)量 課程設(shè)計(jì) 答辯 答辯組 成績(jī) 答辯組長(zhǎng) 簽字 年 月 日 課程設(shè)計(jì)綜合成績(jī) 注 ： 課程設(shè)計(jì)綜合成績(jī) ＝指導(dǎo)教師成績(jī) 60%＋答辯組成績(jī) 40% 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程課程設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 31 頁(yè) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 計(jì)算機(jī)與通信工程 學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)工程 專業(yè) 課程名稱 網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議編程 課程設(shè)計(jì) 時(shí)間 2020 年 9 月 15 日 — 9 月 28 日 學(xué)生姓名 *** 指導(dǎo)老師 *** 題 目 基于 UDP 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的服務(wù)端程序設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容： （ 1）理解 UDP 協(xié)議的基本功能和工作原理。 （ 2）培養(yǎng)運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 （ 3）理解 UDP 協(xié)議在 Java 編程語(yǔ)言中 的具體體現(xiàn)。 （ 4）運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，學(xué)會(huì)分析程序，并從實(shí)際上實(shí)現(xiàn)即時(shí)通訊的要求。 要求： （ 1） 實(shí)現(xiàn)的是服務(wù)器和客戶端的通訊 。 （ 2） 學(xué)會(huì)文獻(xiàn)檢索的基本方法和綜合運(yùn)用文獻(xiàn)的能力。 （ 3） 通過(guò)課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，認(rèn)真的工作作風(fēng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神 應(yīng)當(dāng)提交的文件： （ 1）課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 （ 2）課程設(shè)計(jì)附件（源程序、各類圖紙、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、仿真截圖等實(shí)證材料）。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程課程設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 31 頁(yè) 基于 UDP網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的服務(wù)端程序設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： *** 指導(dǎo)老師： *** 摘 要 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及人們生活的需求 ，網(wǎng)絡(luò)聊天已越來(lái)越受到人們的青睞 。網(wǎng)絡(luò)聊天已經(jīng)成為人們工作生活中傳遞信息、交流感情的重要工具，給人們帶來(lái)了很大的方便。 本課題是開(kāi)發(fā)一個(gè)基于 UDP 的局域網(wǎng)聊天系統(tǒng) ,運(yùn)用軟件工程的設(shè)計(jì)流程，綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)編程技術(shù)、 Windows 程序設(shè)計(jì)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，此網(wǎng)絡(luò)聊天工具采用客戶端 /服務(wù)器（ C/S）模式 ,客戶端采用 UDP 與服務(wù)器連接，客戶端與客戶端之間通過(guò) UDP 互相通訊。服務(wù)器端具有服務(wù)器端口設(shè)置，此聊天工具能實(shí)現(xiàn)多人聊天功能，適用于局域網(wǎng)使用的網(wǎng)絡(luò)聊天工具，其操作簡(jiǎn)單，靈活性好，運(yùn)行也比較穩(wěn)定。 關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)通訊；客戶端 /服務(wù)器模型；用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議；套接字 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程課程設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 31 頁(yè) 1 引 言 自進(jìn)入信息化社會(huì)以來(lái)，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，所有這一切的實(shí)現(xiàn)都要?dú)w功于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。自從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)以來(lái)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展越來(lái)越迅速，其重要性更是不可估量?，F(xiàn)在，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)入到我們生活的各個(gè)角落，大到網(wǎng)上理財(cái)、網(wǎng)上會(huì)議、網(wǎng)上戰(zhàn)爭(zhēng)，小到上網(wǎng)購(gòu)物、查找資料，網(wǎng)上聊天等，可以說(shuō)網(wǎng)絡(luò)把我們的世界變“小”了，即使在天涯海角，我們也可以隨時(shí)聯(lián)系。一個(gè)最簡(jiǎn)單且應(yīng)用最廣泛的例子 —— 網(wǎng)上聊天，就是最好的證明。本課程設(shè)計(jì)將基于 UDP協(xié)議和局域網(wǎng) 環(huán)境，使用 Java 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)一個(gè)即時(shí)網(wǎng)絡(luò)通訊程序。 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的日益發(fā)展和成熟，人們的生活因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)而變得更多姿多彩，基于網(wǎng)絡(luò)的通訊技術(shù)也如同雨后春筍般涌現(xiàn)到網(wǎng)絡(luò)世界中。 TCP協(xié)議和 UDP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)通訊的基本協(xié)議。而對(duì)于普通的信息交流，UDP協(xié)議則因?yàn)楦奖愫?jiǎn)單，所以常常采用 UDP協(xié)議開(kāi)發(fā)這類即時(shí)通訊程序。 本次課程設(shè)計(jì)是基于 UDP 協(xié)議的通訊程序，所以其基本任務(wù)就是要實(shí)現(xiàn)的是服務(wù)器和客戶端的通訊，即服務(wù)器對(duì)端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)給服務(wù)器，服務(wù)器接收。實(shí)現(xiàn)了這個(gè)過(guò)程，就達(dá)到了本次課程設(shè)計(jì)的目的。 2 設(shè)計(jì) 原理 UDP協(xié)議 原理 UDP 協(xié)議的全稱是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，在 網(wǎng)絡(luò) 中它與 TCP 協(xié)議一樣用于處理數(shù)（ 1）理解 UDP 協(xié)議的基本功能和工作原理。 （ 2）培養(yǎng)運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 （ 3）理解 UDP 協(xié)議在 Java 編程語(yǔ)言中的具體體現(xiàn)。 （ 4）運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，學(xué)會(huì)分析 程序，并從實(shí)際上實(shí)現(xiàn)即時(shí)通訊的要求。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程課程設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 31 頁(yè) 據(jù)包，是一種無(wú)連接的協(xié)議。在 OSI 模型中，在第四層 —— 傳輸層 ，處于 IP 協(xié)議的上一層。 UDP 有不提供數(shù)據(jù) 包分組、組裝和不能對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行排序的缺點(diǎn)，也就是說(shuō)，當(dāng)報(bào)文發(fā)送之后，是無(wú)法得知其是否安全完整到達(dá)的。 UDP 用來(lái)支持那些需要在 計(jì)算機(jī) 之間傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。包括 網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議 系統(tǒng)在內(nèi)的眾多的客戶 /服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都需要使用 UDP 協(xié)議。 UDP 協(xié)議從 問(wèn)世至今已經(jīng)被使用了很多年，雖然其最初的光彩已經(jīng)被一些類似協(xié)議所掩蓋，但是即使是在今天 UDP 仍然不失為一項(xiàng)非常實(shí)用和可行的網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議。 UDP 是 OSI 參考模型中一種無(wú)連接的傳輸層協(xié)議，它主要用于不要求分組順序到達(dá)的傳輸中，分組傳輸順序的檢查與排序由應(yīng)用層完成，提供面向事務(wù)的簡(jiǎn)單不可靠信息傳送服務(wù)。 UDP 協(xié)議基本上是 IP 協(xié)議 與上層協(xié)議的接口。 UDP 協(xié)議適用 端口 分別運(yùn)行在同一臺(tái)設(shè)備上的多個(gè) 應(yīng)用程序 。 與所熟知的 TCP（ 傳輸控制協(xié)議 ）協(xié)議一樣， UDP 協(xié)議直接位于 IP（網(wǎng)際協(xié)議）協(xié)議的頂層。根據(jù) OSI（ 開(kāi)放系統(tǒng)互連 ）參考模型， UDP 和 TCP 都屬于傳輸層協(xié)議。 UDP 協(xié)議的主要作用是將 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 流量壓縮成數(shù)據(jù)包的形式。一個(gè)典型的數(shù)據(jù)包就是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳輸單位。每一個(gè)數(shù)據(jù)包的前 8 個(gè)字節(jié)用來(lái)包含報(bào)頭信息，剩余字節(jié)則用來(lái)包含具體的傳輸數(shù)據(jù)。 UDP 是無(wú)連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接（當(dāng)然發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)也沒(méi)有連接可釋放）因此減少了開(kāi)銷(xiāo)和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時(shí)延。 UDP 使用的是盡最大努力交付，即不保證可靠交付，因此主機(jī)不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表。 UDP 是面向報(bào)文的。發(fā)送方的 UDP 對(duì)應(yīng)程序交下來(lái)的報(bào)文，在添加首部后就向下交付給 IP 層。 UDP 對(duì)應(yīng)用層交下來(lái)的報(bào)文，既不合并 ，也不拆分，而是保留這些報(bào)文的邊界。 UDP 是定義用來(lái)在互連網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供數(shù)據(jù)報(bào)交換的計(jì)算機(jī)通信的協(xié)議。此協(xié)議默認(rèn)是 IP 下層協(xié)議。此協(xié)議提供了向另一用戶程序發(fā)送信息的最簡(jiǎn)便的協(xié)議機(jī)制，不需要連接確認(rèn)和保護(hù)復(fù)制，所以在軟件實(shí)現(xiàn)上比較簡(jiǎn)單，需要的內(nèi)存空間比起 TCP 相對(duì)較小。 UDP 包頭由 4 個(gè)域組成，其中每個(gè)域各占用 2 個(gè)字節(jié)。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程課程設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 31 頁(yè) （ 1）源端口號(hào)（ 16 位）： UDP 數(shù)據(jù)包的發(fā)送方使用的端口號(hào)。 （ 2）目標(biāo)端口號(hào)（ 16 位）： UDP 數(shù)據(jù)包的接收方使用的端口號(hào)。 UDP 協(xié)議使用端口號(hào)為不同的應(yīng)用保留其各自的數(shù)據(jù)傳輸通道。 UDP 和 rap 協(xié)議正是采用這一機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)同一時(shí)刻內(nèi)多項(xiàng)應(yīng)用同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的支持。 （ 3）數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度（ 16 位）。數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度是指包括報(bào)頭和數(shù)據(jù)部分在內(nèi)的總的字節(jié)數(shù)。理論上，包含報(bào)頭在內(nèi)的數(shù)據(jù)包的最大長(zhǎng)度為 65535 字節(jié)。不過(guò)，一些實(shí)際應(yīng)用往往會(huì)限制數(shù)據(jù)包的大小，有時(shí)會(huì)降低到 8192 字節(jié)。 (4）校驗(yàn)值（ 16 位）。 UDP 協(xié)議使用包頭中的校驗(yàn)值來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全。 /服務(wù)器模式 客戶機(jī)一方， UDP 應(yīng)用程序功能如下： （ 1） 打開(kāi)通信信道（申請(qǐng)一套接字），并連接到服務(wù)器在主機(jī)的保留端口，該端口對(duì)應(yīng)服 務(wù)器的 UDP 進(jìn)程。 （ 2） 向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求報(bào)文，等待接收應(yīng)答。 （ 3） 從服務(wù)器方收到最終應(yīng)答結(jié)果，或在不再請(qǐng)求時(shí)關(guān)閉信道并終止客戶機(jī)進(jìn)程。 服務(wù)器一方， UDP 應(yīng)用程序動(dòng)作如下： （ 1） 打開(kāi)通信信道（申請(qǐng)一套接字），通知本地主機(jī)在某一保留端口接收客戶機(jī)請(qǐng)求。 （ 2） 等待客戶請(qǐng)求到達(dá)指定端口。 （ 3） 接收到請(qǐng)求，啟動(dòng)一新進(jìn)程處理用戶請(qǐng)求，同時(shí)釋放舊進(jìn)程以響應(yīng)新的客戶請(qǐng)求，一旦服務(wù)完成，關(guān)閉新進(jìn)程與客戶的通信鏈路。 （ 4） 繼續(xù)等待客戶機(jī)請(qǐng)求。 （ 5） 如果不想響應(yīng)客戶機(jī)請(qǐng)求，關(guān)閉服務(wù)器進(jìn)程 步驟 此次設(shè)計(jì)是 編寫(xiě)一個(gè)基于 UDP 的即時(shí)通訊 程序，要求雙方能夠進(jìn) 行即時(shí)通訊，實(shí)現(xiàn)聊天 和傳輸文件的功能 。本課程設(shè)計(jì)主要負(fù)責(zé)的是通訊程序客戶端的設(shè)計(jì)。其具體設(shè)計(jì)如下。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程課程設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 31 頁(yè) 聊天模塊設(shè)計(jì) 流程圖 即時(shí)通訊程序客戶端 /服務(wù)器端聊天模塊 設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示 。 圖 11 聊天模塊流程圖 服務(wù)器端設(shè)計(jì)程序得出當(dāng)前服務(wù)器的地址 客戶端輸入所要連 接的服務(wù) 器地址 地址是否相同 輸入客戶端發(fā)送的信息 設(shè)置服務(wù)器端端口號(hào)為 80 接收客戶端發(fā)送的消息