【正文】 課程設(shè)計報告 設(shè)計名稱： 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程應(yīng)用課程設(shè)計 系 （院）： 機(jī)算計科學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級： 網(wǎng)絡(luò) 11003 班 姓 名： 王小賤 學(xué) 號： 202106421 指導(dǎo)教師： 張 為 邱 機(jī) 設(shè)計時間： 設(shè)計地點： 四號樓 1 樓 2 號機(jī)房 一、目的與任務(wù) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程 應(yīng)用課程設(shè)計是《 TCP/IP 協(xié)議分析 》課程后的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生進(jìn)行的一次較為全面的 網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議 編程方面的 訓(xùn)練。其基本目的是： （ 1）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中問題的能力，從而使基礎(chǔ)理論知識得到鞏固和加深。 （ 2） 通過編程實踐 學(xué)習(xí)掌握 網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議的運(yùn)行原理 。 （ 3） 練習(xí)多線程的網(wǎng)絡(luò)編程模式，為以后開發(fā)真實的應(yīng)用協(xié)議打下基礎(chǔ) 。 二、基 本要求 （ 1）合理設(shè)計系統(tǒng)框圖 和 程序 結(jié)構(gòu)圖 。 （ 2）根據(jù)系統(tǒng)框圖設(shè)計，編寫程序代碼。 （ 3）編寫 程序說明書 。 三、實驗環(huán)境 安裝有 vs2021 以及虛擬機(jī)的計算機(jī) 四 、課程設(shè)計內(nèi)容 （ 1）、 熟悉開發(fā)工具 Visual Studio 是微軟公司推出的開發(fā)環(huán)境。是目前最流行的Windows 平臺應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。 Visual Studio 2021 版本于 2021 年 4月 12 日上市，其集成開發(fā)環(huán)境（ IDE）的界面被重新設(shè)計和組織，變得更加簡單明了。 Visual Studio 2021 同時帶來了 NET Framework 、Microsoft Visual Studio 2021 CTP( Community Technology PreviewCTP)，并且支持開發(fā)面向 Windows 7 的應(yīng)用程序。除了Microsoft SQL Server，它還支持 IBM DB2 和 Oracle 數(shù)據(jù)庫。 學(xué)習(xí)使用好 vs2021 對于我們來說有很大意義。 （ 2）、 套接字編程練習(xí) 使用 TCP/IP 協(xié)議的應(yīng)用程序通常采用兩種應(yīng)用編程接口 (API)：socket 和 TLI(運(yùn)輸層接）。前者有時稱作 Berkeley socket，表明它是從伯克利版發(fā)展而來的。后者起初是由 AT amp。 T 開發(fā)的，有時稱作 XTI（ X/Open 運(yùn)輸層接口），以承認(rèn) X/Open 這個自己定義標(biāo)準(zhǔn)的國際計算機(jī)生產(chǎn)商所做的工作。 XTI 實際上是 TLI 的一個超集。而在 windows 操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)了 windows 版本的 socketAPI，又稱 winsock。 TCP/IP 還是 OSI 的 ISO 協(xié)議都是分層模式的，用層的概念屏蔽的下層的細(xì)節(jié)，只要完成自層的功能即可，因而程序員在做網(wǎng)絡(luò)編程時并不需要去關(guān)心網(wǎng)絡(luò)底層的具體實現(xiàn)，只需要關(guān)心軟件的功能即可極大的簡化了程序的編寫。因而我們在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò) socket 編程時并不一定要很多的網(wǎng)絡(luò)方面的知識，甚至是 TCP/IP 協(xié)議的知識也不需要太多。因而在著我就不介紹那方面的知識了，如果要了解網(wǎng)上也四處都有那些被別人應(yīng)用了 N 遍的經(jīng)典的介紹。 在這只介紹基于 TCP 和 UDP 的簡單的編程實現(xiàn)。 現(xiàn) 今的網(wǎng)絡(luò)程序一般都是基于 C/S 模型，即客戶機(jī) 服務(wù)器模型。這種結(jié)構(gòu)將主要運(yùn)算操作放在中心計算機(jī)上。同集中式大型計算系統(tǒng)比較，客戶 服務(wù)器 結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點 是提供了良好的實用性、靈活性、交互性和可擴(kuò)展性。 客戶 服務(wù)器 以數(shù)據(jù)庫服務(wù)器取代集中式文件共享進(jìn)而實現(xiàn)了計算機(jī)系統(tǒng)之間的松耦合。 Windows Sockets 是 Microsoft Windows 的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計接口，它是從 Berkeley Sockets 擴(kuò)展而來的，以動態(tài)鏈接庫的形式提供給我們使用。 Windows Sockets 在繼承了 Berkeley Sockets 主要特征的基礎(chǔ)上，又對它進(jìn)行了重要擴(kuò)充。這些擴(kuò)充主要是提供了一些異步函數(shù)，并增加了符合 Windows 消息驅(qū)動特性的網(wǎng)絡(luò)事件異步選擇機(jī)制。 Windows Sockets 和 Berkeley Sockets 都是基于 TCP/IP 協(xié)議的； Windows Sockets 2 從 Windows Sockets 發(fā)展而來，與協(xié)議無關(guān)并向下兼容，可以使用任何底 層傳輸協(xié)議提供的通信能力，來為上層應(yīng)用程序完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊，而不關(guān)心底層網(wǎng)絡(luò)鏈路的通訊情況，真正實現(xiàn)了底層網(wǎng)絡(luò)通訊對應(yīng)用程序的透 明。 套接字的類型總共有三類： 1) 流式套接字（ SOCK_STREAM） 提供面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，數(shù)據(jù)無差錯、無重復(fù)的發(fā)送，且按發(fā)送順序接收。這種類型是基于 TCP 協(xié)議的。 2) 數(shù)據(jù)報式套接字（ SOCK_DGRAM） 提供無連接服務(wù)。數(shù)據(jù)包以獨立包形式發(fā)送，不提供無錯保證，數(shù)據(jù)可能丟失或重復(fù)，并且接收順序混亂。 這種類型是基于 UDP 協(xié)議的 3) 原始套接字（ SOCK_RAW）。 用于編寫基于 IP 協(xié)議的程序。 它可以訪問 ICMP 和 ICMP 等協(xié)議包，可以編寫內(nèi)核不處理的 IP 數(shù)據(jù)包，還可以創(chuàng)建自定 義的 IP 數(shù)據(jù)包首部。 （ 3）、 TCP 套接字編程 當(dāng)使用 TCP/IP 協(xié)議一發(fā)客戶服務(wù)器服務(wù)程序時，服務(wù)器需要等待任意數(shù)量客戶端的連接，以便以他們提供服務(wù)?？蛻舳诉B接服務(wù)器時，必須先知道服務(wù)器的名稱。在 TCP/IP 中，就是服務(wù)器的 IP地址和端口號。 bind()函數(shù)實現(xiàn)將服務(wù)器綁定到一個已知的名字上的功能。接下來要將服務(wù)器套接字設(shè)置為監(jiān)聽狀態(tài)，這是通過 listen()函數(shù)完成的。在監(jiān)聽狀態(tài)下，如果客戶端向服務(wù)器發(fā)起連接請求，服務(wù)器通過調(diào)用accept()函數(shù)來接受該連接請求。服務(wù)器與客戶端完成連接后，就 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信了。 對客戶端來說，首先調(diào)用 connect()函數(shù)向服務(wù)器發(fā)出連接請求。如果服務(wù)器接受了該請求，接下來就可以與服務(wù)器通信了。 開發(fā)套接字應(yīng)用程序時，首先應(yīng)進(jìn)行 Windows Sockets 的初始化，加載 Windows Sockets 的實現(xiàn)，然后創(chuàng)建套接字，對 TCP 套接字來說，需要在 socket()函數(shù)或都 WSASocket()函數(shù)中指明 SOCK_STREAM 套接字類型。當(dāng)服務(wù)器和客戶端通信結(jié)束時，關(guān)閉套接字，釋放 Windows Sockets的實現(xiàn)。 流程如下： 服務(wù)器： 創(chuàng)建套接字 — 綁定 — 監(jiān)聽 — 接受連接 — 收發(fā)數(shù)據(jù) — 關(guān)閉 客戶端：創(chuàng)建套接字 — 連接 — 收發(fā)數(shù)據(jù) — 關(guān)閉 Windows Sockets API 重要函數(shù)說明如下： 一、 WSAStartup()函數(shù)： 不管是客戶端還是服務(wù)器，開發(fā) Windows Sockets 應(yīng)用程序時，必須首先