【文章內(nèi)容簡介】 。 23 結 論 23 參考文獻 24 致 謝 25 聲 明 26 第 1 頁 共 26 頁 1 引言 課題的背景及意義 在網(wǎng)絡無所不在的今天，在 Inter 上，有 ICQ、 MSN、 Gtalk、 OICQ 等網(wǎng)絡聊天軟件，極大程度上方便了處于在世界各地的友人之間的相互聯(lián)系，也使世界 好像 一下子縮小了，不管你在哪里， 只要你上了網(wǎng)，打開這些軟件，就可以給你的朋友發(fā)送信息，不管對方是否也同時在線，只要知道他有號碼。 Linux 操作系統(tǒng)作為一個開源的操作系統(tǒng)被越來越多的人所應用，它的好處在于操作系統(tǒng)源代碼的公開化！只要是基于 GNU 公約的軟件你都可以任意使用并修改它的源代碼。但對很多習慣于 Windows 操作系統(tǒng)的人來說， Linux 的操作不夠人性化、交互界面不夠美觀，這給 Linux 操作系統(tǒng)的普及帶來了很大的阻礙。因此制作一個 Linux 操作系統(tǒng)下的擁有人性化界面的實時通訊工具，將給那些剛剛接觸 Linux 操作系統(tǒng)的用戶帶來極大的 方便，而且通過設計這樣的一個應用程序還能更好的學習網(wǎng)絡編程知識和掌握 Linux 平臺上應用程序設計開發(fā)的過程，將大學四年所學知識 綜合 運用，以達到檢驗學習成果的目的。 網(wǎng)絡聊天軟件的發(fā)展及現(xiàn)狀 網(wǎng)絡的誕生從某種意義上來說改變了我們的生活，它將這個世界的上不同地域的人之間的距離拉近了。伴隨著網(wǎng)絡的誕生，網(wǎng)絡聊天軟件也隨之而來。最初的網(wǎng)絡聊天軟件只是有簡單的文本界面，功能也十分有限，隨著技術的不斷發(fā)展與強大，擁有更多功能和美觀界面的聊天程序走進了我們的生活，也有越來越多的人將網(wǎng)絡聊天軟件作為他們?nèi)粘Ｉ罱涣骱屯ㄐ诺?工具。 網(wǎng)絡聊天軟件在國外有 ICQ 等，在國內(nèi)主要有 OICQ、 Ticq 和一些基于網(wǎng)頁的即時通訊工具，像 Chinaren 網(wǎng)站上的 WebMaster 等等，都做得即美觀，且功能強大， OICQ 現(xiàn)在擁有非常大的用戶群。 現(xiàn)在也有很多在網(wǎng)絡上不使用服務器的通訊軟件，這種軟件小巧且方便，也能解決一部分問題。但是有服務器的通訊軟件，有著不可比擬的優(yōu)勢：可以發(fā)送離線消息，不管用戶當時是否在線，下次上線時，就可以看到這條消息了。可以保存用戶的個人信息或個人簡介，供人查看。而且，無服務器的通訊軟件，是以機器為通訊單元的，而有服務器 的聊天軟件是以人為通訊單元的。所以，帶服務器的聊天軟件在網(wǎng)絡上，有著非常廣泛的用途，為網(wǎng)絡上的通訊帶來了極大的方便，它使人與人之間的交流不再只局限于某一個范圍，并且它的開銷也是很小的，你只需要擁有一部可以聯(lián)網(wǎng)的 PC 機就足夠了！ 第 2 頁 共 26 頁 TCP/IP協(xié)議 簡介 TCP/IP 是國際互聯(lián)網(wǎng)所采用進行網(wǎng)際互連的通信協(xié)議。實際所稱的 TCP/IP協(xié)議包括了在國際互聯(lián)網(wǎng)絡應用的一組協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議族是此協(xié)議族的另一個名字。 TCP 協(xié)議 簡介 因為我們這個程序所采用的是面向連接的 TCP 協(xié)議，所以我們這里就只對TCP（傳輸控制協(xié)議）這一 部分作詳細的介紹。 TCP：傳輸控制協(xié)議（ TCP： Transmission Control Protocol） 傳輸控制協(xié)議是一個 TCP/IP 組中能夠?qū)崿F(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳送的傳輸層協(xié)議，并通過順序響應能實現(xiàn)對應用程序的虛擬連接服務，在必要的時候進行包轉發(fā)。與 IP 協(xié)議相結合， TCP 代表了網(wǎng)絡協(xié)議的核心。 大多數(shù)網(wǎng)絡應用程序是在相同的機器上運行的，計算機上必須能確保目的地的應用程序從源地址處獲得數(shù)據(jù)包，及源計算機上的應用程序的回復獲得選擇 的路經(jīng)。這一過程是通過使用 TCP 的 “ 端口號 ” 完成的。網(wǎng)絡 IP地址和 端口號的連接要達到唯一的標識 ,我們稱之為 “ 套接字 ” 或 “ 端點 ” 。為了可靠通信， TCP 在端點間建立了連接或虛擬電路。 TCP 服務提供了數(shù)據(jù)流傳輸、可靠行、有效流控制、全雙工操作和多路復用技術等。 關于數(shù)據(jù)流傳輸， TCP 發(fā)送一個由序列號定義的無結構的字節(jié)流。這對應用程序有利，因為在被送出 TCP 之前應用程序不需要劃分成塊， TCP 可以將字節(jié)整合成字段 ,然后發(fā)送給 IP。 TCP 是面向連接的端到端的可靠協(xié)議 ,并保證傳送數(shù)據(jù)包的順序，而順序是用一個響應序號來保證的，這個響應序號告訴接收者發(fā)送者期望的下一個包。 如果在規(guī)定時間內(nèi)，沒有收到關于這個包的確認響應，則需要重新發(fā)送此包。 TCP 的可靠機制允許設備處理丟失、刪除及讀錯的包。暫停機制允許設備監(jiān)測丟失 的 包并請求重發(fā)。 TCP 提供了有效流控制。當向發(fā)送者返回發(fā)送確認響應，接收 TCP 進程就會暗示最高序列號，它能接收并保證不會發(fā)生溢出。 全雙工操作： TCP 進程能夠同時發(fā)送和接收包。 TCP 中的多路技術：大量上層同時會話在單連接時進行多路復用。 UDP 協(xié)議 簡介 UDP 協(xié)議 是英文 User Datagram Protocol 的縮寫，即用戶數(shù)據(jù)報 協(xié)議 ，主要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)第 3 頁 共 26 頁 在內(nèi)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 。 與我們所熟知的 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)報的形式。一個典型的數(shù)據(jù)報就是一個二進制數(shù)據(jù)的傳輸單位。每一個數(shù)據(jù)報的前 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)。 既然 UDP 是一種不可靠的網(wǎng)絡 協(xié)議 ，那么還有什么使用價值或必要呢？其實不然，在有些情況下 UDP 協(xié)議 可能會變得非常有用。因為 UDP 具有 TCP 所望塵莫及的速度優(yōu)勢。雖然 TCP 協(xié)議 中植入了各種 安全 保障功能，但是在實際執(zhí)行的過程中會占用大量的系統(tǒng)開銷，無疑使速度受到嚴重的影響。反觀 UDP由于排除了信息可靠傳遞機制，將 安全 和排序等功能移 交給上層應用來完成，極大降低了執(zhí)行時間，使速度得到了保證。 套接字簡介 應用層通過傳輸層進行數(shù)據(jù)通信時， TCP和 UDP 會遇到同時為多個應用程序進程提供并發(fā)服務的問題。多個 TCP連接或多個應用程序進程可能需要通過同一個 TCP 協(xié)議端口傳輸數(shù)據(jù)。為了區(qū)別不同的應用程序進程和連接，許多計算機操作系統(tǒng)為應用程序與 TCP／ IP協(xié)議交互提供了稱為套接字 (Socket)的接口。 區(qū)分不同應用程序進程間的網(wǎng)絡通信和連接， 套接字 主要有 3個參數(shù)：通信的目的 IP 地址、使用的傳輸層協(xié)議 (TCP 或 UDP)和使用的端口號。通過將這 3個 參數(shù)結合起來，與一個 Socket 綁定，應用層就可以和傳輸層通過套接字接口，區(qū)分來自不同應用程序進程或網(wǎng)絡連接的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟l(fā)服務 開發(fā)平臺簡介 Linux 系統(tǒng)簡介 Linux 操作系統(tǒng)是 UNIX 操作系統(tǒng)的一種克隆系統(tǒng)。它誕生于 1991 年的 10 月 5 日（這是第一次正式向外公布的時間）。以后借助于 Inter 網(wǎng)絡，并經(jīng)過全世界各地計算機愛好者的共同努力下，現(xiàn)已成為今天世界上使用最多的一種UNIX 類操作系統(tǒng)，并且使用人數(shù)還在迅猛增長。 GNU 計劃和自由軟件基金會 (the Free Software Foundation FSF)于 1984 年創(chuàng)辦。旨在開發(fā)一個類似 Unix、并且是自由軟件的完整操作系統(tǒng)： GNU 系統(tǒng)。 在 Linux 平臺上運行的軟件都是免費使用的，且你可以隨意的改動代碼部分，只要他們是完全基于 GNU 的。 第 4 頁 共 26 頁 Gtk+圖形開發(fā)庫 簡介 Gtk+(GIMP Toolkit， GIMP工具包 )是一個用于創(chuàng)造圖形用戶接口的圖形庫。Gtk+是基于 LGPL授權的。 Gtk+圖形庫使用一系列稱為“構件”的對象來創(chuàng)建應用程序的圖形用戶接口。它提供了窗口、標簽、命令按鈕、開關按鈕、檢查按鈕、無 線按鈕、框架、列表框、組合框、樹、列表視圖、筆記本、狀態(tài)條等構件?？梢杂盟鼈儊順嬙旆浅ＸS富的用戶界面。在用 Gtk+開發(fā) Gnome 的過程中，由于實際需要，在上面的構件基礎上，又開發(fā)了一些新構件。一般把這些構件稱為 Gnome 構件 (與 Gtk+構件相對應 )。這些構件都是 Gtk+構件庫的補充，它們提供了許多 Gtk+構件沒有的功能。從本質(zhì)上來說， Gtk+構件和 Gnome 構件是完全類似的東西。 GTK 本質(zhì)上是面向?qū)ο蟮膽贸绦蚓幊探涌?(API )。雖然完全是用 C寫成的，但它仍然是用類和回調(diào)函數(shù) (指向函數(shù)的指針 )的方法實現(xiàn) 的。 Gnome 的開發(fā)結構簡介 只使用 Gtk+ 構件也可以開發(fā)出優(yōu)秀的 Linux 應用程序，但是 Gnome 構件，特別是 GnomeApp、 GnomeUIInfo 等，使開發(fā)界面一致的應用程序變得更加容易。Gnome 的一些新特性，如 popt 參數(shù)分析，保存應用程序設置等也是 Gtk+構件所沒有的。 Gnome 的開發(fā)架構包含以下一些內(nèi)容： 1. 非 Gnome 庫： 2. Gnome 庫： 3. 其他庫 這些庫一般被使用在 Gnome應用程序中，但它不是 Gnomelibs 專屬的部分。 Glade 集成開發(fā)工具 簡介 Glade 是面向 GTK+/Gtkmm 的圖形界面開發(fā)工具。它向用戶提供可視化的界面設計環(huán)境，并以 XML 文件的格式進行保存。 Glade 提供了一個類庫，在程序運行的時候，它可以通過讀取 XML 文件而生成相應的程序界面，從而達到了程序代碼邏輯與用戶界面的完全分離。另一方面，有另一個工具（ glade）可以用來把這些 XML 文件直接生成相應的 Gtk+/Gtkmm 代碼。對于比較小型的項目，這種方法是比較適用的。 這種通過 XML 對界面進行描述的特性極大地增強了程序的靈活性，界面的設計與代碼的編寫可由相關的人員進行。也許這是以后桌面應 用程序開發(fā)的一個方向。 第 5 頁 共 26 頁 編程語言和編程工具簡介 因為 C語言是平臺適應性最強的語言，差不多每種平臺上都會有一個 C編譯器。 C語言也更易移植，因而，在 Linux 下編程的最佳語言應該是 C語言， Linux上的很多應用程序就是用 C 語言寫的。因為 Gtk+ 和 Gnome 是用 C語言編寫的，所以在開發(fā) Linux 下的 GUI 程序時使用 C 語言是非常方便的。 Linux 發(fā)布版本中都提供了 C編譯器 gcc，它目前的版本是 。 Linux 系統(tǒng)下的 gcc（ GNU C Compiler）是 GNU 推出的功能強大、性能優(yōu)越的多平臺編譯器，是 GNU的代表作品之一。 gcc 是可以在多種硬體平臺上編譯出可執(zhí)行程序的超級編譯器，其執(zhí)行效率與一般的編譯器相比平均效率要高20%~30% gcc 編譯器能將 C、 C++語言源程序、匯程式化序和目標程序編譯、連接成可執(zhí)行文件，如果沒有給出可執(zhí)行文件的名字， gcc 將生成一個名為 的文件。 調(diào)試器 GDB 能讓你觀察另一個程序在執(zhí)行時的內(nèi)部活動，或程序出錯時發(fā)生了什么。 GDB 主要能做四件事 (包括為了完成這些事而附加的功能 )，幫助 用戶 找出程序中的錯誤。 運行程序，設置所有的能影響程序運行的東西。 保證程序在指定的條 件下停止 。 當程序停止時，讓 用戶 檢查發(fā)生了什么 。 改變程序。那樣 用戶 可以試著修正某個 bug 引起的問題，然后繼續(xù)查找另一個 bug。 用戶 可以用 GDB 來調(diào)試 C和 C++寫的程序。 本章小結 隨著計算機應用技術的日益普及，網(wǎng)絡也遍及到我們生活的每個角落，很好的利用這人資源，將為我們的工作和學習帶來極大的方便和提高工作效率。所以，開發(fā)一個網(wǎng)絡里的 C/S 通訊軟件是十分必要的。 由于設計該軟件的主要目的是深入的學習 Linux 平臺上應用程序的編寫方法，本系統(tǒng)將采用 GNU 的理論方法進行開發(fā)。 2 軟件需求分析 為了開發(fā)出符合要求 的網(wǎng)絡聊天程序，首先必須知道使用者的需求。對需求的深入理解是開發(fā)工作獲得成功的前提條件，它對目標項目提出完整、準確、清晰、具體的要求。 軟件功能需求 登錄功能。 第 6 頁 共 26 頁 申請新用戶的功能。 客戶可以通過服務器轉發(fā)，實現(xiàn)一對一 的 聊天 。 服務器端可以保存用戶的信息。 客戶端程序可以 顯示在線好友。 應該具有易用、美觀的圖形界面 。 總體性能需求 服務器端性能需求 服務器需要同時連接很多個用戶，并能提供給這些連接用戶所需要的任務處理請求，這就要求服務器能同時處理多個 socket 連接。 服務器模型一般分為循環(huán)服務器和并發(fā)服務器 ，循環(huán)服務器一次只能處理一個連接，也就是說同一時間只能由一個用戶連接到服務器進行消息處理，這種情況是不被允許的。 因此我們將采用多線程方式的并發(fā)服務器來設計服務器端，這樣將能從很大程度上提高服務器的運行效率。 客戶端性能需求 客戶端只需要連接到服務器便可以進行任務的處理工作，因此客戶端的主要性能要求為圖形界面運行的穩(wěn)定性和對出錯信息的及時反映。 當一個窗體出現(xiàn)問題時能夠及時的處理，讓主程序不受影響。 錯誤處理需求 所有的應用程序在運行過程中都會出現(xiàn)出錯的情況，這種錯誤可能來自于程序本身的 BUG 也可能是用戶操 作的失誤所造成的。當有錯誤發(fā)生時，我們應該有一個很好的機制來保障錯誤能夠及時地被排除。 因此，當應用程序出現(xiàn)了錯誤的時候我們就需要程序能提供給我們出錯的信息，這樣用戶就能夠很快的找出具體的出錯原因，以便尋找合理的途徑去解決它。 本章小結 需求是開發(fā)的前提，只有明確了需求才能開發(fā)出一個符合用戶期望的優(yōu)質(zhì)軟件。上面已經(jīng)總體上列出該聊天程序的基本功能需求，接下來的工作就是如何將這些功能開發(fā)的盡量完善，使得界面清晰簡單，方便易用。 3 程序設計方案 方案比較 采用 TCP 方式連接 TCP 方式連接的一個顯著特點就是需要有服 務器，這種類型的程序通常被稱為客戶機 /服務器模式。 第 7 頁 共 26 頁 客戶機 /服務器模型也是一種網(wǎng)絡模型，但與前述的網(wǎng)絡模型不同，它并不是定義了網(wǎng)絡的層次結構，而是描述了一種網(wǎng)絡程序運行的方式。 客戶及 /服務器模型將網(wǎng)絡應用程序分為客戶和服務器兩部分?？蛻舴綄Ψ掌鞣桨l(fā)送信息請求，服務器方對其做出相應回答，提供服務。在 TCP/IP 網(wǎng)絡應用中，多數(shù)網(wǎng)絡應用程序是使用客戶 /服務器模型設計的。服務程序通常在一個眾所周知的地址監(jiān)聽對服務