1、桂林電子科技大學計算機網絡C 實驗報告實驗名稱聊天程序的設計14008104 班第實驗小組作者 張業標同作者學號1400810427成績輔導員簽名實驗日期2016 年 12 月日 輔導員意見1、熟悉Visual C+ 的基本操作；2、基本了解基于對話框的windows 應用程序的編寫過程；3、對于Windows Socket 編程建立初步概念，并實現聊天程序的編寫。【實驗要求】、 能編寫基于對話框的windows 應用程序；能用 Visual C+中的MFC CSocket類，實現網絡傳輸數據；制作實用的局域網一對一聊天程序；【實驗原理】Windows Socket 和套接口的基本概念網際協議

2、（Internet Protocol ， IP）是一種用于互聯網的網絡協議，已廣為人知。它可以廣泛用于大多數計算機操作系統上，也可用于大多數局域網LAN（比如小型辦公網絡，小型宿舍網絡）和廣域網WAN（例如互聯網）。從它的設計來看，IP是一個無連接的協議，并不能保證數據投遞萬無一失。兩個上層協議（TCP和 UDP）依賴IP協議進行數據通信。如果希望在Microsoft Windows 下通過TCP和 UDP協議建立網絡應用程序，則需要使用Winsock 套接口編程技術。套接口，就是指向傳輸提供者的句柄。Win32 中，套接口不同于文件描述符，所以它是一個獨立的類型SOCKET。 Windows

3、 Socket 描述并定義了一個Microsoft Windows 的網絡編程界面，它是從Unix Socket的基礎上發展而來的，為Windows TCP/IP提供了一個BSD型的套接字規范，除與4.3BSD Unix Socket完全兼容外，還包括一個擴充文件，通過一組附加的 API 實現 Windows 式 （即事件驅動）的編程風格；而 Winsock 則是在 Microsoft Windows中進行網絡應用程序設計的接口。Windows 在 Internet 支配域中的TCP/IP協議定義了Winsock網絡編程規范，融入了許多新特點。使用Socket 的目的是使用戶在網絡協議上工作而

4、不必對該網絡協議有非常深入的了解。此外，編寫的程序還可被迅速地移植到任何支持SocketWinsock 提供了一種可為指定傳輸協議打開、計算和關閉會話的能力。在 Windows 下，TCP/IP上層模型在很大程度上與用戶的Winsock 應用有關；換言之， 用戶的 Winsock 應用控制了會話的方方面面，必要時，還會根據程序的需要格式化數據。 套接口有三種類型：流式套接口、數據報套接口及原始套接口。 流式套接口定義了一種可靠的面向連接的服務（利用TCP協議）， 實現了無差錯無重復的順序數據傳輸。數據報套接口定義了一種無連接的服務（UDP） ，數據通過相互獨立的報文進行傳輸，是無序的，并且不保

5、證可靠和無差錯。原始套接口允許對低層協議如IP和 ICMP直接訪問，主要用于新的網絡協議實現的測試等。 無連接服務器一般都是面向事務處理，一個請求、一個應答就完成了客戶程序與服務程序之間的相互作用。套接口工作過程如下：服務器啟動，通過調用socket（ ）建立一個套接口，然后調用bind（ ）將該套接口和本地網絡地址聯系在一起，再調用accept（ ）來接收連接。客戶在建立套接口后調用 connect（ ）和服務器建立連接。連接一旦建立，客戶機和服務器之間就可以通過調用read（ ）和 write（ ） 來發送和接受數據。最后， 待數據傳送結束后，雙方調用close（ ）關閉套接口。在網絡編程

6、中，掌握端口的概念十分重要。端口：基于TCP/IP協議的網絡中，計算機都分配有一個IP 地址，用一個32 位二進制數來表示，正式的稱呼是“Ipv4 地址” 。客戶機需要通過TCP或 UDP和服務器通信時，必須指定服務器的IP地址和服務端口號。另外，服務器打算偵聽接入客戶機請求時，也必須指定一個IP 地址和一個端口號。在選擇端口時，應特別小心，因為有些可用端口號是為“已知的”（即固定的）服務保留的，如文件傳輸協議和超文本傳輸協議，即FTP（ 21 號端口）和HTTP（一般為8080 端口） 。 “已知的協議”，即固定協議，采用的端口由“互聯網編號分配認證（IANA）”控制和分配，RFC 1700

7、中說明的編號。從本質上說，端口可分為3 類： “已知”端口、已注冊端口、動態和（或）私用端口。“已知”端口0 1023，由IANA控制，是在UNIX中為固定服務保留的。（ 2）已注冊的端口1024 49151，由IANA 列出來的，供普通用戶的普通用戶進程或程序使用。（ 3）動態和（或）私用端口49152 65535.普通用戶應選擇1024 49151 之間的已注冊端口，從而避免端口號已被另一個應用或系統服務所用。此外，49152 65535 間的端口可自由使用，因為IANA在這些端口上沒有注冊服務。MFC對 Socket編程的封裝類簡介Microsoft Windows Class Libr

8、ary （ MFC）中提供了較高級封裝的類來實現網絡通信。圖4-1 給出了CSocket類的繼承關系。CObjectCAsyncSocketCSocket 圖 4-1CAsyncSocket類封裝了Windows Sockets API 函數，提供了較低層的與Windows Sockets對話接口，一般適用于有相當水平的網絡編程者使用，可方便地進行低層的網絡事件通知及信息回叫控制等操作。CSocket類派生于CAsyncSocket，它繼承了父類中一些常用易懂的Windows Sockets API函數， 并對 CAsyncSocket中低層的較難控制的一些API 函數或成員函數進行了處理，使

9、得網絡傳輸簡捷易用，同時它支持模塊化的后臺信息處理，解決了CAsyncScoket中較難克服的多線程處理。下面介紹用Visual C在windows 中實現 Socket類型成員函數（這些成員函數實際上是從CAsyncSocket類繼承來的）。成員函數和參數說明：BOOL Create（UNIT nsocketPort 0， int nSocketType=SOCK_STREAMl,o ng lEvent =FD_READ|FD_WRITE|FD_OOB|FD_ACCEPT|FD_CONNECT| FD_CLOSE, LPCTSTR lpszSocketAddress=NULL）該函數用來建立

10、Socket，如果函數成功，則返回非零值；否則返回值為0。其中：nSocketPort：為所選擇的socket 端口， 一般要大于1023，如果該參數為0，則由系統選定一端口，默認值0。nSocketType： 為套接字類型SOCK_STREAM或 SOCK_DGRAM。 SOCK_STREAM表示為流套接字 （本實驗使用基于TCP連接的流套接字編程）， SOCK_DGRAM表示為數據報套接字，默認值為SOCK_STREAM。lEvent：標識該Socket 要完成哪種工作，默認值為FD_READ|FD_WRITE| FD_OOB|FD_ACCEPT|FD_CONNECT| FD_CLO。SE

11、lpszSocketAddress： 一個指向字符串的指針，該字符串包含了被連接套接口的網絡地址。一個帶點的數據，如“”，默認值為NULL。注意：CSocket中，WinsockAPI 的初始化 （ socket） 和綁定 （ bind） 兩部分工作都完成了。BOOL Listen（int nConnectionBacklog=5）該函數的作用是等待Socket 請求， 如果調用成功，則返回非零值；否則返回值為0。 Listen僅對那些支持連接的套接字起作用，也就是SOCK_STREAM類型的套接字。在進程應答連接并把它放到等待隊列時，套接字被置成被動模式（ passive mode） 。 本

12、函數一般由那些一次可以用多個連接的服務器使用（或任何需要接受連接的應用）。nConnectionBacklog：表示等待隊列的長度，默認值為最大值5，有效值為1 5。BOOL Connect（LPCTSTR lpszHostAddress,UINT nHostPort）該函數的作用是提出連接請求。其中：lpszHostAddress：對象連接的套接字的網絡地址、機器名，如 HYPERLINK .dn .dn ，或以句點分隔的數字，如“00”。nHostPort：為接受請求進程的網絡地址和Socket端口號。注意： Connect 函數還有另一個版本：BOOL Connect（const SOC

13、KADDR *lpSockAddr, intnSockAddrLen）；具體用法可以參閱MSDN Library 中關于CAnyscSocket類的闡述。virtual void Close（）該函數的作用是關閉該Socket。三、利用CSocket進行傳輸的輔助類簡介、 CSocketFile 類CSocketFile繼承自CFile類， 用在基于Windows Socket 的網絡上傳輸數據。首先， 將一個建立連接的CSocket對象實例作為參數進行初始化，然后，將已經初始化的CSocket對象連接到 CArchive 對象上，接著將數據串行化，以使用MFC系列來簡化發送和接受數據，最終實

14、現利用網絡的Socket傳輸和本機上的流傳輸一樣簡單。成員函數：CSocketFile用到的成員函數只有構造函數。CSocketFile： ： CSocketFile（ CSocket *pSocket, BOOL bArchiveCompatible= true） ;其中： pSocket：連接到CSocketFile對象的套接口。bArchiveCompatible ：指示該文件對象是否與一個CArchive對象一起使用。只有當希望在單機方式下來使用這個CSocketFile對象時，才傳遞FALSE。 因為僅有CSocketFile類實例本身沒有什么意義，所以通常將其置為TRUE。說明：此

15、成員函數用來構造一個CSocketFile對象。當此對象超出范圍或被刪除時，它的析構函數將使它自己從插槽對象上分離。 注意：一個CSocketFile對象也可以在沒有CAchive對象的情況下作為一個（受限制的）文件來使用。缺省情況下，CSocketFile構造函數的bArchiceCompatible 參數是TRUE， 它表明此文件對象與一個檔案一起使用。要在沒有檔案的情況下使用該文件對象，則給 bArchiceCompatible 參數傳遞FALSE。在“檔案兼容”模式下，一個CSocketFile 對象可以提供更好的表現，并減少出現“死鎖”的幾率。、 CArchive 類CAchive類

16、沒有基類。CArchive允許以永久二進制（通常為磁盤存儲）的形式保存一個對象的復雜網絡，它可以從永久存儲中裝載對象，并在內存中重新構造它們。使數據永久保留的過程就叫做“串行化”。一般可以把一個CArchive對象看作一個二進制流，可以將它和輸入流 iostream 類的用法進行比較。CArchive 對象一般和一個文件類關聯（CFile 類或CSocketFile類） 。 輸入輸出流是加工處理ASCII字符， 而 CArchive類的用處是高效、無冗余地處理二進制數據。在 CArchive 類中，重載了提取（）和插入（value;aroutvalue;aroutvalue;注意事項：利用CA

17、rchive 類進行網絡數據傳輸的操作固然方便直觀，但是如果編寫的程序是和別人的程序進行通信的話，就要注意對方的程序是否也使用了CArchive 類，否則會造成數據相互不能識別。五、使用CSocket類的同步問題和解決方法有了上面的理論基礎，就可以自己設計實現網絡通信了。可以做到基于阻塞發送和接受二進制數據。例如：可以Client 端發送數據，Server 端接收數據：Server 端： m_receive（void *lpBuf, int nBufLen, int nFlags=0） ；Clietn 端： m_client（const void *lpBuf, int nBufLen, in

18、t nFlags=0） ；接著我們再分析一下各個類中提到的常用方法的同步特性：Listen（ .） ：執行后無論有無連接，立即返回。Connect（ ） ：如果服務器端有端口正在監聽，則立即成功返回，如果沒有，則過幾秒鐘后將顯示無法連接。Accept（ ） ： Listen 函數返回后可以執行此函數，但是此函數是基于阻塞的，只要客戶機 connect 連接并且端口正確，則立即成功返回并建立連接；若遲遲監聽不到連接，則不斷阻塞，直到連接成功或者強行關閉。Send（ ） ：調用后就將數據保存在socket 緩沖區中，立即返回。Receive（ ） ：和 Accept 一樣的阻塞，直到能從socke

19、t 緩沖區成功讀取到nBufLen 長度的數據。按照上述分析，讀者可能會考慮這樣的兩個問題：1 ）監聽的時候，如果客戶端遲遲沒有連接，則監聽方執行到Accept 則阻塞不能相應。2）在用 Receive接受數據時，若遲遲得不到發送的數據，也阻塞不能響應。顯然，帶有這兩個問題的軟件是不能被接受的。CSocket類里的 OnReceive和 OnAccept消息處理函數（繼承自CAsyncSocket類）可以解決上述兩個問題，其原理是：1 ） OnAccept（）： Listen 過后，若監聽到客戶機有連接，則產生消息調用OnAccept（），一般可以在此函數里面調用Accept 便可避免監聽時的

20、阻塞。virtural void OnAccept （ int nErrorCode ） ： nErrorCode 為套接字上最近的錯誤代碼，此成員函數可用的錯誤代碼有：0：函數成功地執行并返回。WSAENETDOWN： Windows Socket檢測到網絡系統故障。說明由框架調用，通知監聽套接字現在可以調用Accept 成員函數來接收掛起的連接請求（有connect 請求進入）。2） OnReceive（）：建立連接后，若檢測到Socket 緩沖區里有數據到達，便自動調用OnReceive（），在此函數里面使用Receive接收就可避免接受數據的阻塞。virtural void OnRec

21、eive （ int nErrorCode ） ： nErrorCode 為套接字上最近的錯誤代碼，此成員函數可用的錯誤代碼有：0：函數成功地執行并返回。WSAENETDOWN： Windows Socket檢測到網絡系統故障。說明由框架調用，通知套接字緩沖區中有數據，可以調用成員函數Receive取出。【實驗內容與步驟】在上述實驗原理的基礎上，以點對點通信的聊天程序為例實現網絡通信，客戶機/服務器模式是socket 點對點網絡程序的典型模式。使用的面向連接的TCP連接套接字是MFC 的典型方式。其實現步驟為：1、創建兩個對話框程序，分別為服務器端和客戶端；2、啟動服務器端程序；3、創建套接字

22、后等待客戶的連接；4、客戶啟動，創建套接字，然后和服務器連接；5、連接建立后，客戶機和服務器可以通過建立的套接字連接進行信息通信。聊天工具設計、需求、 建立MFC工程、 插入對話框右側對話框，左側工具欄一、設計對話框界面1.設置對話框屬性2、靜態文本控件3.編輯控件3.組框 4.單選框5.復選框6.列表框7.組合框PS：更改控件的ID 號和標題CChatDlg ，類名的第一個C 字母代表一個“類（class）Classname 中出現 CChartDlg，表明類已經添加成功。3、 為對話框中的控件添加變量接步驟（2） ，開始：點擊Member Variables 選項卡，表中列出ID 控件，4、為所有控件添加變量如圖所示：5、控件變量的意義：6、 CChatDlg.cpp 文件中對成員函數變量進行初始化CChatDlg:CChatDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CChatDlg:IDD, pParent)/AFX_DATA_INIT(CC