【文章內容簡介】 P 是當今網絡互聯的核心協議。 TCP/IP 協議的體系結構共有四個層次 ,即應用層、傳輸層、網絡互聯層和網絡接口層。 IP協議的作用：第一，它是網絡層的協議，提供互聯網上數據傳輸的統(tǒng)一格式。第二，提供不可靠的無連接的服務。第三，定義了互聯網上的傳輸數據的基本單元，提供了供路由選擇的信息，沒有差錯校驗和處理的機制。 TCP/IP 協議具有以下特點： 協議標準具有開放性，其獨立于特定的計算機硬件及操作系統(tǒng)，可以免費使用。 統(tǒng)一分配網絡地址，使得每個 TCP/IP 設備在網絡中都具有唯一的 IP地址。 實現了高層協議的標準化，能為用戶提供多種可靠的服務。 (2)TCP/IP 協議進行傳輸數據傳輸的過程： 應用程序為了傳輸數據會調用 TCP,將數據和對應的參數傳給 TCP,將 TCP 數據包 第 頁 7 封裝在 IP 包內，通過網絡送給目的 TCP。接收方 TCP 在接收到數據后通知上層應用程序，TCP將保證接收數據的正確性。 TCP 調用 IP 接口，向 TCP 提供所 有 TCP 需要的服務。 (3)端口號： 有的時候，一個 IP 地址不能完整的標識一臺服務器，這是應為一臺物理性的計算機同時運行著多個應用程序，這就需要我們來區(qū)別同一臺機子上的不同的服務，所以就在傳輸層和應用層上設置接口，就是端口。端口實際是一個 16 位長的 地址，他的范圍是 0～ 65535 之間，其中 0～ 1023 是熟知端口，主要是給提供服務的應用程序使用，這些端口是所有應用進程都只道的， 1024～ 65535 為一般端口，也稱動態(tài)端口、連接端口，用來隨時分配要求通信的客戶端應用程序。在數據傳輸過程中，各種服務器不斷的檢測分 配給他的端口，一邊發(fā)現要求和他通信的客戶端。 Socket 的簡介 Socket,簡稱套接字，用于實現網絡上客戶和服務器之間的連接。也就是說網絡上兩個或兩個以上雙工方式通信的進程之間總有一個連接，這個連接的端點成為套接字，套接字是在比較低的層次上通信的。 具體的說：一個服務器應用程序一般偵聽一個特定的端口等待客戶端的連接請求，當一個連接請求到達時，客戶端和服武器端建立一個通信連接，在連接過程中，客戶端被分配一個本地端口與一個 Socket 建立連接，客戶端通過寫 Socket 來通知服務器，以讀 Socket 中的信息，類似的服務器也獲得一個本地端口，它需要一個新的端口號來偵聽原始端口上的其他連接請求。服務器也通過它的本地端口連接一個 socket，通過讀寫和客戶端通信。 Socket 程序的工作過程： 建立 Socket 連接：在通信開始之前由通信雙方確認身份，建立一條專用的虛擬連接通道。 第 頁 8 數據通信：利用虛擬連接通道傳送數據信息進行通道。 關閉：通信結束時，再將所建的虛擬連接拆除。 具體如下： Socket套接字原理圖 對等網絡 對等網絡發(fā)展歷史 對等網絡 (peer to peer，簡稱 P2P)應用最初出現時和現在并不相同。事實上可以認為它是若干不同技術的產物。下面是兩個導致 P2P 技術發(fā)展最重要的趨勢 : 首先是某些新技術與軟件工程結合，形成一種將工作分散的趨勢。 P2P 計算正是這種分散工作趨勢的必然結果。 其次從工程的角度看來，在企業(yè)應用集成等因素的驅動下，過去十年漸漸形成一種從集中系統(tǒng)轉向分布式系統(tǒng)的趨勢。 對功能強大的網絡計算機的需求以及昂貴的帶寬開銷，是對這種趨勢影響最大的兩個因素。為了提高效率， P2P 計算由許多互相連接的同位體組成。 1 服務器 socket 2 監(jiān)聽 4 接收 5 讀 6 寫 7 關閉 3 客戶端 etsocket 6 寫 5 讀 7 關閉 第 頁 9 除了技術方面之外的社 會因素也是一個重要原因。毫無疑問，人們現在對 P2P 計算技術的熱切關注起源于 Napster， Scour， Gnutella，以及即時通訊類的相關產品。這些產品提供了所謂的“ killer apps”功能，能夠將 P2P 技術中的一部分下放到客戶端手中。這種第一手的體驗，使得人們越來越關注 P2P技術。 對等網絡的概念 目前，業(yè)界對 P2P的定義還沒有一個標準的說法， Intel 將 P2P 技術定義為“通過系統(tǒng)間的直接交換達成計算機資源與信息的共享”。 IBM 則把它看成是由若干互聯協作的計算機構成的系統(tǒng)并具備如下若干 特性之一 :系統(tǒng)依存于邊緣化設備的主動協作，每個成員直接從其他成員而不是從服務器的參與中受益 。系統(tǒng)中成員同時扮演服務器與客戶端的角色 。系統(tǒng)應用的用戶能夠意識到彼此的存在而構成一個虛擬或實際的群體。 簡單地說， P2P 技術是一種用于不同 PC 用戶之間、不經過中繼設備直接交換數據或服務的技術。它打破了傳統(tǒng)的 C/S 模式，在對等網絡中，每個節(jié)點的地位都是相同的，具備客戶端和服務器雙重特性，可以同時作為服務使用者和服務提供者。 對等網絡的主要系統(tǒng)結構 PZP 模式的變化經歷了集中式、分布式和混合式 3個階段。 (1)集中式對等網絡 集中式 P2P 模式由一個中心服務器來負責記錄共享信息以及反饋查詢 。每一個對等實體要對它所需共享的信息以及進行的通信負責。這種形式具有中心化的特點，但是它不同于傳統(tǒng)意義上的 C/S 模式。集中式 P2P 模式則是所有網上提供的資料都存放在提供該資料的客戶機上，服務器上只保留索引信息，此外服務器與對等實體以及對等實體之間都具有交互能力。 集中目錄式 PZP 模型還存在很多問題，主要表現為 : ? 中央服務器的癱瘓將導致整個網絡的崩潰，可靠性和安全性較低 : 第 頁 10 ? 隨著網絡規(guī)模的擴大，中央目錄服務器維護和更新的費用將急劇 增加，所需成本過高 。 ? 中央服務器的存在引起共享資源在版權問題上的糾紛，這也是直接導致 Napster 破產的原因 。 ? 缺乏有效的強制共享機制，資源可用性差。 集中式 P2P 可提供中心服務器目錄檢索、管理服務和標準的點到點通信，具有高效的檢索和低效的交換服務的特點。集中式 P2P 對小型網絡而言在管理和控制方面占有一定的優(yōu)勢，但對大型網絡并不適合。 (2)分布式對等網絡 在分布式 P2P中，對等機通過與相鄰對等機之間的連接遍歷整個網絡體系。每個對等機在功能上都是相似的，并沒有專門的服務器，而對等機必須依靠它們所在的分布網絡來查找文件和定位其他對等機。 以 Gnutella 網絡為例，一臺新對等機首先通過訪問某特殊站點提供的主機緩存服務機制來得到一臺活動對等機地址，通過與它建立一個連接將自己接入 Gnutella 網絡 。接著，該新對等機主動探查網絡中的其它對等機，找到與之相鄰的對等機節(jié)點，在進行文件查找時，該對等機首先向與之相鄰的所有活動對等點發(fā)送一個查詢描述符 Query，在其他對等機接收到該查詢描述符后，檢查本地是否有符合查詢請求的文件內容，如果有，則按查詢描述符的發(fā)送路徑返回一個查詢響應描述符 QueryHit，無論本地是否存在符 合查詢請求的文件內容，其他對等機都會將該查詢包通過擴散方式繼續(xù)在網絡中傳遞，直至查詢包中 TTL 屬性值遞減為 0 時才停止繼續(xù)轉發(fā) 。一旦定位了響應查詢文件的對等機之后，就與響應對等機建立 TCP 連接，通過 HTTP 協議從響應對等機中下載自己查詢的文件。文件的傳輸不再經過 Gnutella 網絡進行。 分布式對等網絡模型也存在很多弊端，主要表現在以下方面 : 第 頁 11 ? 搜索請求要經過整個網絡或者至少是一個很大的范圍才能得到結果，因此，這種模式占用很多帶寬，而且需要花費很長時間才能有返回結果。 ? 隨著網絡規(guī)模的擴大，通過擴散方式定位對等點 及查詢信息的方法將會造成網絡流量增加，導致網絡擁塞，最終使 Gnutella 網絡被分片，因此，網絡的可擴展性不好，不適合大型網絡。 ? 純分布式的 P2P 模式很難被企業(yè)所利用，因為它缺少對網絡上的用戶節(jié)點數以及對他們提供的資源的一個總體把握。 ? 安全性不高，易遭受惡意攻擊。 這種無中心、純分布式系統(tǒng)的特點是 :它不再是簡單的點到點通信，而是更高效、更復雜的網絡通信。 (3)混合 P2P 網絡 集中式 P2P 有利于網絡資源的快速檢索，并且只要服務器能力足夠強大就可以無限擴展，但是其中心化的模式容易遭到直接的攻擊 :分布式 P2P 解 決了抗攻擊問題，但是又缺乏快速搜索和可擴展性?；旌鲜?P2P結合了集中式和分布式 P2P 的優(yōu)點，在設計思想和處理能力上都得到了進一步的優(yōu)化。它在分布式模式的基礎上，將用戶節(jié)點按能力進行分類，使某些節(jié)點擔任特殊的任務。 這些節(jié)點共分為 3種 : ? 用戶節(jié)點 :普通節(jié)點，它不具有任何特殊的功能。 ? 搜索節(jié)點 :處理搜索請求，從它們的孩子節(jié)點中搜索文件列表，這些節(jié)點必須有 128 kbit/s RAM 的網絡連接速度，建議使用高性能的處理器。 ? 索引節(jié)點 :連接速度快、內存充足的節(jié)點可以作為索引節(jié)點。索引節(jié)點用于保存可以利用的搜索節(jié)點信 息，并搜集狀態(tài)信息，維護網絡結構信息。 在第三代 P2P的軟件體系結構中，采用了混合式 P2P。這種模式的關鍵之一是引入 第 頁 12 了索引節(jié)點，索引節(jié)點不會直接連接到有版權的資料上，它就像搜索引擎一樣，只是搜索和所需資料相關的地址，至于用戶到底連接下載了什么內容則和它無關。這種模式的關鍵之二是引入搜索節(jié)點，搜索節(jié)點管理著所屬用戶的文件列表。用戶節(jié)點通過索引節(jié)點獲得搜索節(jié)點信息，之后用戶節(jié)點就與獲得的搜索節(jié)點相連，每一次查詢都通過該搜索節(jié)點進行。當用戶發(fā)出搜索請求后，如果和用戶節(jié)點直接相連的搜索節(jié)點查詢結果達到 100 個就停止 。如果不足 100 個，就向相鄰的搜索節(jié)點發(fā)出請求，如果查詢結果還不夠，就繼續(xù)向外快速發(fā)散，直到所有的搜索節(jié)點都被搜索到為止。若所有的搜索節(jié)點都被訪問過，就意味著整個網絡上的節(jié)點都被搜索到了，其速度要比純 P2P模式快得多。 第 頁 13 2 JAVAqq 局域網聊天程序的需求分析 課題來源 根據當前網絡的需求，網絡聊天越來越受各種網民所青睞。因此開發(fā)網絡聊天是相當有必要，而且在網站內增加聊天功能，它不僅可以提高網站的訪問量，同時可以留著訪客，更重要的是讓訪客透過聊天室實時的互相交流?，F在 Intra 網絡 在企業(yè)中越來越流行，不需要連入廣域網就實現實時消息傳遞的系統(tǒng)由于其優(yōu)越的性能受到企業(yè)的青睞。本人原來學習過 JAVA 語言，對 P2P 技術以及網絡編程也較有興趣，為了更好的考驗自己對 JAVA 語言的掌握程度，以及能更深入的理解 P2P 技術的內涵，本人就決定以《基于 JAVA 局域網聊天程序設計與實現》為畢業(yè)設計，希望通過這一次的能進一步提高本人的網絡編程的能力。 需求分析 基于 P2P的 聊天系統(tǒng)， 用戶既是 服務器端 也是 客戶端。 這并不同于傳統(tǒng)的一服務器多客戶端的網絡結構，而是多服務器多客戶端的網絡結構，服務器與客戶端 一一綁定，數量相等。不過，從原理上看，這還是 C/S 模式 。 所以，我的程序大致可分為服務器模塊和客戶端模塊來進行分析。 首先 介紹 一下服務器 模塊 的任務： 模塊 應當建立一個 ServerSocket，并且不斷進行偵聽是否有客戶端 模塊 連接或者斷開連接 。 模塊監(jiān)聽網絡上的客戶端模塊是否有與本機進行通信的需求。若有需求，就建立連接，接收消息，通過 ActionListener 接口進行偵聽，當用戶點擊按鈕后，啟動一個聊天界面，將消息通過客戶端模塊顯示出來。 以上就是服務器 模塊 最主要的兩個任務。 第 頁 14 客戶端應該完 成的工作包括： ，若成功，通過 ServerSocket 進行連接，端口默認為 5001。 。 服務器 接收 的信息。 除此之外，本系統(tǒng)還講實現群聊功能：默認 為廣播地址，用 UDP 技術通過廣播的方式把消息傳遞給局域網內每個用戶的手中。從原理上講，跟實現客戶端的原理差不多，只不過這里不是點對點兩人通信。 第 頁 15 3 JAVAqq 局域網聊天程序的系統(tǒng)分析與設計 JAVAqq 局域網聊天程序的總體設計要點 聊天系統(tǒng)的設計 跟普通網站設計有著許多不同的地方，普通網站設計所考慮的因素，例如，普通網站需要對布局進入大量美化以及動畫設計等等，而聊天室只要提供滿足訪客雙方直接實時聊天即可。因此，在設計聊天系統(tǒng)的過程中，必須要考慮好以下幾個設計要點： 實現思想 局域網基于 P2P 上的聊天程序一般都是以服務器 模塊 提供連接響應，使用者通過客戶端 模塊連接 ，與