【正文】 第ChpNum章 文件傳輸協(xié)議的C語言實現1設計目的本設計旨在利用Winsock (File Transfer Protocol,文件傳輸協(xié)議)的客戶端和服務器端程序。通過完成此設計，了解Winsock API函數調用方法和一般網絡應用程序的編程方法，理解FTP協(xié)議，掌握C語言設計FTP協(xié)議軟件的基本技術，為將來開發(fā)其他通信協(xié)議軟件打下堅實基礎。 2 設計準備（1）連入同一局域網的PC，每人一臺。（2）PC裝有Windows操作系統(tǒng)、Visual C++ 。3關鍵技術 文件傳輸協(xié)議介紹FTP 是File Transfer Protocol（文件傳輸協(xié)議）的英文簡稱，用于Internet上的控制文件的雙向傳輸。在實現的層面上，FTP又可理解為一個可用于文件傳輸的客戶機/服務器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括客戶機端程序和服務器端程序，客戶端和服務器端通信規(guī)則為FTP協(xié)議。用戶通過客戶機程序向服務器程序發(fā)出命令請求，服務器程序執(zhí)行用戶所發(fā)出的命令，并將執(zhí)行的結果返回到客戶機。比如說，用戶發(fā)出一條命令，要求服務器向用戶傳送某一個文件的一份拷貝，服務器會響應這條命令，將指定文件送至用戶的機器上。客戶機程序接收到這個文件，將其存放在用戶目錄中。在通信協(xié)議的分層模型中，文件傳輸協(xié)議是在TCP(Transmission control Protocol,傳輸控制協(xié)議)之上的一個應用層協(xié)議，應用程序之間的通信需要用到傳輸層提供的字節(jié)流透明無誤傳輸服務。Windows操作系統(tǒng)具有TCP/IP協(xié)議棧，應用程序可通過Winsock API函數的調用實現端到端透明數據鏈接的建立。 Winsock API介紹 因特網（Internet）最初是基于Unix的，而Sockets（套接字）是Unix第一個支持TCP/IP協(xié)議棧的網絡API， BSD版Unix推出，常被稱為Berkeley sockets（伯克利套接字）。Winsock（Windows Sockets API）是從Sockets移植過來的TCP/IP編程的低級Windows API。，從Windows 。Winsock與windows操作系統(tǒng)的關系如圖ChpNum1所示。操作系統(tǒng)實現了TCP/IP協(xié)議棧，(包括傳輸層協(xié)議TCP及UDP；網絡層協(xié)議IP、ICMP及IGMP。鏈路層協(xié)議ARP和RAR)，該模塊的相關功能以動態(tài)鏈接庫的形式被應用程序調用。操作系統(tǒng)接受網卡驅動程序的注冊，網卡驅動程序本質上是一套控制網卡硬件收發(fā)報文的函數，也是以動態(tài)鏈接庫的形式被調用。物理通信介質是指網卡驅動芯片及其外圍電路，完成鏈路層數據幀的封裝/解封、發(fā)送/接收等功能。圖ChpNum1 Winsock與操作系統(tǒng)的關系套接字可看作是不同主機間的進程進行雙向通信的虛擬管道端點：網絡中兩臺主機各自在自己機器上建立通信的端點套接字，然后使用套接字進行數據通信。一個套接字包含五個基本元素：協(xié)議類型、本地IP地址、本地端口、遠端IP地址和遠端端口。在操作系統(tǒng)中，套接字是一種系統(tǒng)資源，應用程序使用時應向操作系統(tǒng)申請或注冊，使用結束后應用程序應釋放該該套接字。和其他系統(tǒng)資源一樣，操作系統(tǒng)為套接字分配一個唯一的ID（在Windows中被稱作句柄）。根據網絡通信的特征，套接字分為三類：流套接字（SOCK_STREAM）、數據報套接字（SOCK_DGRAM）和原始套接字（SOCK_RAW）。流套接字是面向連接的，它提供雙向的、有序的、無差錯、無重復并且無記錄邊界的數據流服務，適用于處理大量數據，提供可靠的服務。數據報套接字是無連接的，它支持雙向的數據傳輸，具有開銷小、數據傳輸效率高的特點，但不保證數據傳輸的可靠性、有序性和無重復性，適合少量數據傳輸、以及時間敏感的音/視頻等多媒體數據傳輸。原始套接字（SOCK_RAW）可以用作對底層協(xié)議(如IP或ICM）的直接訪問。Winsock網絡應用程序利用API 函數（如accept、send、recv等函數）進行I/O操作時有阻塞和非阻塞兩種模式。若要獲取的資源還沒有到達(如：接收緩沖區(qū)中沒有數據提供給recv函數），在阻塞模式下，執(zhí)行I/O操作的Winsock函數在I/O操作完成前會一直等待下去，不會立即返回；而在非阻塞模式下，該函數不管I/O操作有沒有完成都會立即返回，若未完成一般會返回錯誤碼WSAWOULDBLOCK，意味著必須重新進行嘗試。阻塞模式與非阻塞模式比較，從編程角度來說，前者更便于使用，但從程序運行的效率來說，由于阻塞調用后會使得所在的線程（如果是主線程那么就是整個程序）等待在該I/O操作上，因此后者效率更高。默認情況下，這些I/O操作工作于阻塞模式。在阻塞模式下使用Winsock 2的API庫函數進行數據報套接字編程的過程如圖ChpNum2所示。在服務器端，先調用WSASartup函數進行初始化，初始化完成后調用Socket函數創(chuàng)建一個Socket s，再調用bind函數將該套接字綁定到某個特定端口，接下來調用Listen函數啟動監(jiān)聽并調用Accept函數接收客戶連接，若客戶連接請求未及時到達，則Accept函數處于阻塞狀態(tài)。Accept函數為客戶端的連接請求創(chuàng)建一個新的套接字S1,在以后的通信中，服務器利用套接字s1與客戶端進行數據雙向傳輸。通信結束時，服務器可以采用Closesocket函數釋放套接字，并可調用WSAClearup釋放Winsock DLL?？蛻魴C是連接的請求的發(fā)起者，在創(chuàng)建Socket之后直接通過調用Connect發(fā)起連接請求，成功后即可以利用該Socket進行雙向通信了。下面對Winsock 2提供的主要接口函數逐一進行介紹。 圖ChpNum2 基于TCP的網絡應用程序（1）WSAStartup（）函數和WSACleanup（）函數由于Winsock ，所以必須先調用WSAStartup() ，協(xié)商Winsock的版本支持，并分配必要的資源。在應用程序關閉套接字后，還應調用WSACleanup( )，釋放資源。（2）socket（）函數服務進程和客戶進程在通信前必須創(chuàng)建各自的套接字，然后才能用相應的套接字進行發(fā)送、接收操作，實現數據的傳輸。服務進程總是先于客戶進程啟動，服務進程和客戶進程調用socket() 函數創(chuàng)建套接字。（3）bind( ) 函數當用socket( )創(chuàng)建套接字后，它便存在于一個名字空間（地址族）中，但并未賦名。bind ( )函數通過給一個未命名套接字分配一個本地名字（主機地址/端口號）來為套接字建立本地捆綁?？蛻舳艘话汶[式地向操作系統(tǒng)請求一個隨機的未使用過的臨時端口號，跟自己的IP地址一起，與所創(chuàng)建的套接字建立聯(lián)系，由于該臨時端口號客戶端程序事先是不確定的，因此不顯式地使用綁定函數。（4）listen( )函數調用listen( )函數對服務器上套接字啟動監(jiān)聽，即允許客戶連接請求開始排隊。（5）accept( )函數服務器設置監(jiān)聽工作方式后，通過調用 accept( ) 函數使套接字等待接受客戶連接。如果已有連接請求到來，該函數會返回一個新的套接字描述符，它對應于已經接受的那個客戶端連接。對于該客戶機后續(xù)的所有操作，都應使用這個新套接字。至于原來那個監(jiān)聽套接字，它仍然用于接受其他客戶機連接，繼續(xù)處于監(jiān)聽模式。（6）connect( )函數客戶端利用 connect( ) 函數和服務器建立一個端到端的連接。（7）closesocket( )函數網絡通信任務完成后，利用本函數釋放套接字占用的所有資源。4 軟件設計 本設計客戶端及服務器端均采用單線程實現，命令和數據的傳輸在同一個Socket鏈接上進行?？蛻舳酥С諨IR(遠端文件夾查詢)、GET(文件下載)、PUT(文件上傳)、PWD(遠端當前路徑查詢)、CD(遠端當前路徑設置)、MD(遠端文件夾創(chuàng)建)、DEL(遠端文件刪除)等7個常用FTP命令。 用戶命令格式為“命令字 路徑名/文件名”，則用戶在控制臺界面輸入的命令格式為“GET ”?？蛻魴C和服務器的命令格式約定為“命令字$路徑名/文件名”，“命令字$路徑名/文件名”。圖ChpNum3 程序流程圖ChpNum3（a）示出了客戶機的主程序流程，初始化Winsock后，用socket函數新建一個socket，填寫入服務器的及IP地址及監(jiān)聽端口后，利用connnect函數連接到服務器后即提示用戶輸入ftp命令，程序阻塞在scanf函數。用戶輸入命令后，scanf函數返回，通過字符串比對函數strncmp識別命令，并調用相應的命令發(fā)送函數，若輸入的是quit命令，客戶端程序退出。命令處理函數主要工作有兩個，一是構建命令字節(jié)流發(fā)送到服務器，二是與服務器交互該命令的后續(xù)執(zhí)行數據，例如，對于get命令，該函數在發(fā)出get命令請求字節(jié)流后，要接收服務器下發(fā)的文件數據。各命令處理函數的實現請參見源代碼。圖ChpNum3（b）示出了服務器端主程序流程，先初始化Winsock,建立Socket并綁定到監(jiān)聽端口，啟動監(jiān)聽，阻塞在Accept函數等待連接請求的到來,當連接請求到達，Accept函數為該請求創(chuàng)建新的Socket用于與對應的客戶通信，而原來Socket繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài)。此后，主程序從新的Socket中讀取命令，通過字串比較識別命令,若發(fā)現是quit命令，則關閉當前連接，準備接收下一個連接；若不是quit命令，則轉移到相應的命令處理函數，處理完畢后繼續(xù)在該Socket上讀取命令并進行處理。各命令處理函數的設計請參看源代碼。5程序代碼 服務器端程序文件/*********************************************************************文件名: 說明: 簡單的ftp服務器端程序文件，包含main函數及get、put等命令處理函數。**********************************************************************/include include include pragma ment(lib,)WSADATA wsd。char SendBuffer[80],RecvBuffer[80]。//發(fā)送緩沖區(qū)及接收緩沖區(qū)define DEFAULT_LSTN_PORT 2416 //本地默認監(jiān)聽端口int n,bytes。SOCKET h_NewSocket。 //accept函數產生的新socketstruct sockaddr_in RemoteAddr。 char path[80]=。char strObject[100]=。int iSynError=1。 int sdirfun(SOCKET h_NewSocket)。int sgetfun(SOCKET h_NewSocket)。int sputfun(SOCKET h_NewSocket)。int spwdfun(SOCKET h_NewSocket)。int scdfun(SOCKET h_NewSocket)。int smdfun(SOCKET h_NewSocket)。int sdelfun(SOCKET h_NewSocket)。