【正文】 網(wǎng)絡協(xié)議編程課程設計 長沙理工大學計算機與通信工程學院《網(wǎng)絡協(xié)議編程》課程設計報告 院 系 計算機與通信工程學院 專 業(yè) 網(wǎng)絡工程 課程設計成績評定院 系 計算機與通信工程 專 業(yè) 網(wǎng)絡工程 班 級 網(wǎng)絡1101班 學 號 201158080110 學生姓名 *** 指導教師 *** 指導教師對學生在課程設計中的評價評分項目優(yōu)良中及格不及格學習態(tài)度與遵守紀律情況課程設計完成情況課程設計報告的質量指導教師成績 指導教師簽字 年 月 日課程設計答辯組對學生在課程設計中的評價評分項目優(yōu)良中及格不及格課程設計完成情況課程設計報告的質量課程設計答辯答辯組成績 答辯組長簽字 年 月 日課程設計綜合成績 注：課程設計綜合成績＝指導教師成績60%＋答辯組成績40%課程設計任務書 計算機與通信工程 學院 網(wǎng)絡工程 專業(yè)課程名稱網(wǎng)絡協(xié)議編程課程設計時間2014年9月15日—9月28日學生姓名***指導老師***題 目基于UDP網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的服務端程序設計主要內容： （1）理解UDP協(xié)議的基本功能和工作原理。（2）培養(yǎng)運用理論知識解決實際問題的能力。（3）理解UDP協(xié)議在Java編程語言中的具體體現(xiàn)。（4）運用所學的知識，學會分析程序，并從實際上實現(xiàn)即時通訊的要求。要求：（1）實現(xiàn)的是服務器和客戶端的通訊。（2）學會文獻檢索的基本方法和綜合運用文獻的能力。（3）通過課程設計培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，認真的工作作風和團隊協(xié)作精神應當提交的文件：（1）課程設計報告。（2）課程設計附件（源程序、各類圖紙、實驗數(shù)據(jù)、仿真截圖等實證材料）?；赨DP網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的服務端程序設計學生姓名：*** 指導老師：*** 摘 要 隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展及人們生活的需求，網(wǎng)絡聊天已越來越受到人們的青睞 。網(wǎng)絡聊天已經(jīng)成為人們工作生活中傳遞信息、交流感情的重要工具，給人們帶來了很大的方便。 本課題是開發(fā)一個基于UDP的局域網(wǎng)聊天系統(tǒng),運用軟件工程的設計流程，綜合運用數(shù)據(jù)庫編程技術、Windows程序設計技術、網(wǎng)絡通訊技術，此網(wǎng)絡聊天工具采用客戶端/服務器（C/S）模式,客戶端采用UDP與服務器連接，客戶端與客戶端之間通過UDP互相通訊。服務器端具有服務器端口設置，此聊天工具能實現(xiàn)多人聊天功能，適用于局域網(wǎng)使用的網(wǎng)絡聊天工具，其操作簡單，靈活性好，運行也比較穩(wěn)定。關鍵詞 網(wǎng)絡通訊；客戶端/服務器模型；用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議；套接字1 引 言自進入信息化社會以來，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，所有這一切的實現(xiàn)都要歸功于計算機網(wǎng)絡。自從計算機網(wǎng)絡出現(xiàn)以來，網(wǎng)絡發(fā)展越來越迅速，其重要性更是不可估量。現(xiàn)在，網(wǎng)絡已經(jīng)進入到我們生活的各個角落，大到網(wǎng)上理財、網(wǎng)上會議、網(wǎng)上戰(zhàn)爭，小到上網(wǎng)購物、查找資料，網(wǎng)上聊天等，可以說網(wǎng)絡把我們的世界變“小”了，即使在天涯海角，我們也可以隨時聯(lián)系。一個最簡單且應用最廣泛的例子——網(wǎng)上聊天，就是最好的證明。本課程設計將基于UDP協(xié)議和局域網(wǎng)環(huán)境，使用Java語言實現(xiàn)一個即時網(wǎng)絡通訊程序。隨著計算機網(wǎng)絡信息技術的日益發(fā)展和成熟，人們的生活因為網(wǎng)絡而變得更多姿多彩，基于網(wǎng)絡的通訊技術也如同雨后春筍般涌現(xiàn)到網(wǎng)絡世界中。TCP協(xié)議和UDP協(xié)議是網(wǎng)絡通訊的基本協(xié)議。而對于普通的信息交流，UDP協(xié)議則因為更方便簡單，所以常常采用UDP協(xié)議開發(fā)這類即時通訊程序。（1）理解UDP協(xié)議的基本功能和工作原理。（2）培養(yǎng)運用理論知識解決實際問題的能力。（3）理解UDP協(xié)議在Java編程語言中的具體體現(xiàn)。（4）運用所學的知識，學會分析程序，并從實際上實現(xiàn)即時通訊的要求。本次課程設計是基于UDP協(xié)議的通訊程序，所以其基本任務就是要實現(xiàn)的是服務器和客戶端的通訊，即服務器對端口進行監(jiān)聽，客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)給服務器，服務器接收。實現(xiàn)了這個過程，就達到了本次課程設計的目的。2 設計原理 UDP協(xié)議原理UDP協(xié)議的全稱是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，在網(wǎng)絡中它與TCP協(xié)議一樣用于處理數(shù)據(jù)包，是一種無連接的協(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、組裝和不能對數(shù)據(jù)包進行排序的缺點，也就是說，當報文發(fā)送之后，是無法得知其是否安全完整到達的。UDP用來支持那些需要在計算機之間傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡應用。包括網(wǎng)絡視頻會議系統(tǒng)在內的眾多的客戶/服務器模式的網(wǎng)絡應用都需要使用UDP協(xié)議。UDP協(xié)議從問世至今已經(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仍然不失為一項非常實用和可行的網(wǎng)絡傳輸層協(xié)議。 UDP是OSI參考模型中一種無連接的傳輸層協(xié)議，它主要用于不要求分組順序到達的傳輸中，分組傳輸順序的檢查與排序由應用層完成，提供面向事務的簡單不可靠信息傳送服務。UDP 協(xié)議基本上是IP協(xié)議與上層協(xié)議的接口。UDP協(xié)議適用端口分別運行在同一臺設備上的多個應用程序。 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)絡數(shù)據(jù)流量壓縮成數(shù)據(jù)包的形式。一個典型的數(shù)據(jù)包就是一個二進制數(shù)據(jù)的傳輸單位。每一個數(shù)據(jù)包的前8個字節(jié)用來包含報頭信息，剩余字節(jié)則用來包含具體的傳輸數(shù)據(jù)。 UDP是無連接的，即發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接（當然發(fā)送數(shù)據(jù)結束時也沒有連接可釋放）因此減少了開銷和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時延。 UDP使用的是盡最大努力交付，即不保證可靠交付，因此主機不需要維持復雜的連接狀態(tài)表。UDP是面向報文的。發(fā)送方的UDP對應程序交下來的報文，在添加首部后就向下交付給IP層。UDP對應用層交下來的報文，既不合并，也不拆分，而是保留這些報文的邊界。UDP是定義用來在互連網(wǎng)絡環(huán)境中提供數(shù)據(jù)報交換的計算機通信的協(xié)議。此協(xié)議默認是IP下層協(xié)議。此協(xié)議提供了向另一用戶程序發(fā)送信息的最簡便的協(xié)議機制，不需要連接確認和保護復制，所以在軟件實現(xiàn)上比較簡單，需要的內存空間比起TCP相對較小。UDP包頭由4個域組成，其中每個域各占用2個字節(jié)。 （1）源端口號（16位）：UDP數(shù)據(jù)包的發(fā)送方使用的端口號。 （2）目標端口號（16位）：UDP數(shù)據(jù)包的接收方使用的端口號。UDP協(xié)議使用端口號為不同的應用保留其各自的數(shù)據(jù)傳輸通道。UDP和rap協(xié)議正是采用這一機制，實現(xiàn)對同一時刻內多項應用同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的支持。 （3）數(shù)據(jù)報長度（16位）。數(shù)據(jù)報的長度是指包括報頭和數(shù)據(jù)部分在內的總的字節(jié)數(shù)。理論上，包含報頭在內的數(shù)據(jù)包的最大長度為65535字節(jié)。不過，一些實際應用往往會限制數(shù)據(jù)包的大小，有時會降低到8192字節(jié)。(4）校驗值（16位）。UDP協(xié)議使用包頭中的校驗值來保證數(shù)據(jù)的安全。客戶機一方，UDP應用程序功能如下：（1） 打開通信信道（申請一套接字），并連接到服務器在主機的保留端口，該端口對應服務器的UDP進程。（2） 向服務器發(fā)出請求報文，等待接收應答。（3） 從服務器方收到最終應答結果，或在不再請求時關閉信道并終止客戶機進程。服務器一方，UDP應用程序動作如下：（1） 打開通信信道（申請一套接字），通知本地主機在某一保留端口接收客戶機請求。（2） 等待客戶請求到達指定端口。（3） 接收到請求，啟動一新進程處理用戶請求，同時釋放舊進程以響應新的客戶請求，一旦服務完成，關閉新進程與客戶的通信鏈路。（4） 繼續(xù)等待客戶機請求。（5） 如果不想響應客戶機請求，關閉服務器進程此次設計是編寫一個基于UDP的即時通訊程序，要求雙方能夠進行即時通訊，實現(xiàn)聊天和傳輸文件的功能。本課程設計主要負責的是通訊程序客戶端的設計。其具體設計如下。 聊天模塊設計流程圖服務器端設計程序得出當前服務器的地址客戶端輸入所要連接的服務器地址地址是否相同輸入客戶端發(fā)送的信息設置服務器端端口號為80接收客戶端發(fā)送的消息，發(fā)出服務器消息設置客戶端端口號為80接收服務器發(fā)送到消息，發(fā)出客戶端消息接受客戶端發(fā)送的消息，發(fā)出服務器消息消息內容是否為NULL結束通訊 即時通訊程序客戶端/服務器端聊天模塊設計流程圖如圖所示。 圖11 聊天模塊流程圖根據(jù)UDP協(xié)議的基本特性以及Java語言編程特點，然后對比設計流程圖，在Eclipse編程環(huán)境下編寫出實現(xiàn)該即時聊天系統(tǒng)的程序，具體步驟如下：，命名為UDPChat。，命名為UDPChat。，類名為Client，創(chuàng)建完之后彈出一個編輯窗口，在此編輯環(huán)境下編寫客戶端程序，其聊天模塊服務器端核心程序如下：public class Server { public static void main(String[] args) {