【文章內容簡介】 個二進制數據的傳輸單位。每一個數據報的前 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據。 既然 UDP 是一種不可靠的網絡協議，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 協議可能會變得非常有用。 5 因為 UDP 具有 TCP 所望塵莫及的速度優(yōu)勢。雖然 TCP 協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。 （四）套接字簡介 應用層通過傳輸層進行數據通信時， 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 協議端口傳輸數據。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絡通信和連接，套接字主要有 3 個參數：通信的目的 IP 地址、使用的傳輸層協議 (TCP 或 UDP)和使用的端口號。通過將這 3 個參數結合起來，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絡連接的通信，實現數據傳輸的并發(fā)服務 （五）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 6 于 Inter 網絡，并經過全世界各地計算機愛好者的共同努力下，現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。 QT圖形開發(fā)庫簡介 Qt 是諾基亞開發(fā)的一個跨平臺的 C++圖形用戶界面應用程序框架。它提供給應用程序開發(fā)者建立藝術級的圖形用戶界面所需的所用功能。 Qt 是完全面向對象的，很容易擴展，并且允許真正地組件編程。 基本上， Qt 同 XWindow 上的 Motif， Openwin， GTK 等圖形界面庫和 Windows 平臺上的 MFC， OWL， VCL， ATL 是同類型的東西，但是 Qt 具有下列優(yōu)點 : 1） 優(yōu)良的跨平臺特性 : Qt 支持下列操作系統(tǒng) : Microsoft Windows 95/98， Microsoft Windows NT， Linux， Solaris， SunOS，HPUX， Digital UNIX (OSF/1， Tru64)， Irix， FreeBSD， BSD/OS，SCO， AIX， OS390， QNX 等等。 2） 面向對象 Qt 的良好封裝機制使得 Qt 的模塊化程度非常高，可重用性較好，對于用戶開發(fā)來說是非常方便的。 Qt 提供 了一種稱 7 為 signals/slots 的安全類型來替代 callback，這使得各個元件 之間的協同工作變得十分簡單。 3） 豐富的 API Qt 包括多達 250 個以上的 C++ 類，還替供基于模板的 collections， serialization， file， I/O device，directory management， date/time 類。甚至還包括正則表達式的處理 功能。 4） 支持 2D/3D 圖形渲染，支持 OpenGL。 5） 大量的開發(fā)文檔 。 6） XML 支持 。 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QT 是用 C/C++語言編寫的，所以在開發(fā) LINUX 下的 GUI 程序時使用C/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 8 可執(zhí)行文件的名字， gcc 將生成一個名為 的文件。 調試器 GDB 能讓你觀察另一個程序在執(zhí)行時的內部活動，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 來調試 C 和C++寫的程序。 （六）本章小結 隨著計算機應用技術的日益普及，網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)。 二、軟件需求分析 為了開發(fā)出符合要求的網絡聊天程序，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。 9 （一）軟件功能需求 登錄功能。 申請新用戶的功能。 客戶可以通過服務器轉發(fā)，實現一對一的聊天。 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。 （二）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。 當一個窗體出現問題時能夠及時的處理，讓主程序不受影響。 10 錯 誤處理需求 所有的應用程序在運行過程中都會出現出錯的情況，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。 （三）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)質軟件。上面已經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。 三、設計方案 （一）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?？蛻魴C /服務器模型也是一種網絡模型，但與前述的網絡模型不同，它并不是定義了網絡的層次結構，而是描述了一種網絡程序運行的方式。 11 客戶及 /服務器模型將網絡應用程序分為客戶和服務器兩部分。客戶方對服務器方發(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 網絡應用中，多數網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)聽對服務的請求，也就是說，服務進程一直處于休眠狀態(tài) ，直到一個客戶程序提出了請求信息。此時，服務程序被 驚醒 并且為客戶提供服務，對客戶的請求做出適當的反應。雖然基于連接的服務是設計客戶 /服務器應用程序的標準，但有些服務也是可以通過數據報 Socket 提供的。當建立服務器程序時，應該將服務器程序設計成等候客戶的請求。 TCP 傳輸 層通過協議端口和應用程序通信，也就是說，為了接收客戶請求，服務器程序必須對傳輸層的一個特定協議端口進行偵聽。當服務器配置 socket 接口時，它使用 bind()函數讓 socket 執(zhí)行體登記一個協議端口。也就是說，程序告訴 socket 執(zhí)行體使用哪一個協議端口進行數據傳送。 Socket 執(zhí)行體接著告訴傳輸層某個特定協議端口已被使用，并將其收到的所有數據傳送給 Socket API。 采用 UDP 方式連接 采用 UDP 協議的程序不需要有服務器，兩個程序之間可以通過無連接的方式行通信，所以無連接是使用 UDP 協議程序的一個顯著特點。使用無連接協議的程序和使用面向連接協議的服務器程序之間的主要相似之處是它們都必須對一個協議端口進行偵聽。例如，無連接和連接服務器程序必須在協議端口偵聽客戶請求。同樣，由于無連 12 接客戶程序沒有 和遠地主機建立直接連接，所以它也必須對協議端口進行偵聽，以便接收以對它服務請求產生的數據報應答。 Socket API 中的 bind()函數讓程序將一個本地地址（包括主機地址和協議端口）和一個 Socket 聯系起來。 下面程序行顯示了一個典型的函數調用： result ＝ bind(socket_handle,local_structure socket_address, address_ length) 無連接客戶程序也對一個協議端口進行偵聽。使用無連接協議的程序不和遠地主機建立直接連接。無連接客戶程 序使用數據報發(fā)送網絡服務請求，它不建立點到點連接。因此無連接客戶程序必須在一個協議端口，對應答數據報進行偵聽。與服務器程序一樣，無連接客戶程序也使用 bind 函數讓 Socket 執(zhí)行體登記協議端口。也就是說，類似服務器程序，無連接客戶程序告訴 Socket 執(zhí)行體使用哪個協議端口進行數據傳輸。 Socket 執(zhí)行體處理傳輸層內 UDP 軟件模塊和客戶程序之間的接口。 （二）方案選擇 綜合以上分析，本軟件開發(fā)選擇方案如下： Linux 系統(tǒng)采用 C 語言開發(fā)， TCP 方式進行連接。采用 C/S 結構 。系統(tǒng)界面美觀內容豐富，很好的實現了與用戶的交互。 13 （三）總體設計方案 為實現網絡聊天的功能，該軟件采用 Socket 編程，服務器與客戶端采用了 TCP/IP 方式連接，在設計聊天方案時，實行將所有信息發(fā)往服務器端，再由服務器進行分別處理的思路，服務器端是所有信息的中心。 服務器功能模塊劃分 服務器負責向各個客戶端發(fā)布系統(tǒng)消息。 接受來自客戶端的各種信息并分別處理。針對這些操作，服務器做了如下的模塊劃分： 處理登陸信息模塊：檢查登陸信息是否正確，并向客戶端返回登陸信息，如信息正確。就將在線用戶 發(fā)給該用戶，并將該用戶的狀態(tài)發(fā)給各在線用戶。同時在服務器端顯示出來。 處理聊天信息模塊：轉發(fā)消息