計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第三次實(shí)驗(yàn)

1、東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱(chēng)： 信息通信網(wǎng)絡(luò)概論 第3次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 實(shí)驗(yàn)三 基于客戶/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)通信編程實(shí)現(xiàn) 院 （系）： 自動(dòng)化 專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： 08016XXX 實(shí) 驗(yàn) 室： 金智樓 實(shí)驗(yàn)組別： 同組人員： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2018年 5月21 日評(píng)定成績(jī)： 審閱教師： 目 錄一實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?二實(shí)驗(yàn)原理3三實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)步驟4四實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材配置7五實(shí)驗(yàn)記錄7六實(shí)驗(yàn)總結(jié)9七思考題或討論題9一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 進(jìn)一步了解網(wǎng)絡(luò)編程的過(guò)程；2. 掌握Windows環(huán)境下基于WinSock的編程方法和通信實(shí)現(xiàn)； 3. 熟悉客戶/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)

2、通信編程實(shí)現(xiàn)，編寫(xiě)一個(gè)聊天工具，即以客戶端和服務(wù)器端的模式進(jìn)行互發(fā)消息。二 實(shí)驗(yàn)原理一個(gè)在建立分布式應(yīng)用時(shí)最常用的范例便是客戶機(jī)/服務(wù)器模型。在這種方案中客戶應(yīng)用程序向服務(wù)器程序請(qǐng)求服務(wù)。這種方式隱含了在建立客戶機(jī)/服務(wù)器間通訊時(shí)的非對(duì)稱(chēng)性。客戶機(jī)/服務(wù)器模型工作時(shí)要求有一套為客戶機(jī)和服務(wù)器所共識(shí)的慣例來(lái)保證服務(wù)能夠被提供（或被接受）。這一套慣例包含了一套協(xié)議。它必須在通訊的兩頭都被實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同的實(shí)際情況，協(xié)議可能是對(duì)稱(chēng)的或是非對(duì)稱(chēng)的。在對(duì)稱(chēng)的協(xié)議中，每一方都有可能扮演主從角色；在非對(duì)稱(chēng)協(xié)議中，一方被不可改變地認(rèn)為是主機(jī)，而另一方則是從機(jī)。一個(gè)對(duì)稱(chēng)協(xié)議的例子是Internet中用于終端仿真的

3、TELNET。而非對(duì)稱(chēng)協(xié)議的例子是Internet中的FTP。無(wú)論具體的協(xié)議是對(duì)稱(chēng)的或是非對(duì)稱(chēng)的，當(dāng)服務(wù)被提供時(shí)必然存在“客戶進(jìn)程”和“服務(wù)進(jìn)程”。 一個(gè)服務(wù)程序通常在一個(gè)眾所周知的地址監(jiān)聽(tīng)對(duì)服務(wù)的請(qǐng)求，也就是說(shuō)，服務(wù)進(jìn)程一直處于休眠狀態(tài)，直到一個(gè)客戶對(duì)這個(gè)服務(wù)的地址提出了連接請(qǐng)求。在這個(gè)時(shí)刻，服務(wù)程序被“驚醒”并且為客戶提供服務(wù)對(duì)客戶的請(qǐng)求作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。這一請(qǐng)求/相應(yīng)的過(guò)程可以簡(jiǎn)單的用圖2-1表示。雖然基于連接的服務(wù)是設(shè)計(jì)客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用程序時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，但有些服務(wù)也是可以通過(guò)數(shù)據(jù)報(bào)套接口提供的。圖2-1 客戶機(jī)/服務(wù)器模型三 實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)步驟1、 客戶機(jī)/服務(wù)器工作流程圖3.1 客戶機(jī)/

4、服務(wù)器工作流程2、 聊天室的工作流程圖3.2 聊天室工作流程首先，服務(wù)器要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)用于偵聽(tīng)的套接字，為該套接字分配地址之后，調(diào)用listen()函數(shù)使它處于偵聽(tīng)狀態(tài)；客戶機(jī)在創(chuàng)建套接字完畢后，為套接字分配地址，然后調(diào)用connect()函數(shù)，請(qǐng)求與服務(wù)器套接字連接；服務(wù)器套接字在收到客戶機(jī)的連接請(qǐng)示后，調(diào)用accept()函數(shù)，該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)用于連接的套接字。應(yīng)用該套接字和客戶機(jī)上的連接套接字，用戶就可以在服務(wù)器和客戶機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。在結(jié)束傳輸之后，客戶機(jī)調(diào)用closesocket()函數(shù)關(guān)閉套接字，服務(wù)器也調(diào)用該函數(shù)關(guān)閉用于偵聽(tīng)和連接的套接字。3、 套接字事件處理相關(guān)函數(shù)OnAccep

5、t():監(jiān)聽(tīng)套接字在斷口聽(tīng)到連接請(qǐng)求時(shí)，應(yīng)用程序框架調(diào)用該函數(shù)以告之可以接受或拒絕連接請(qǐng)求，調(diào)用Accept來(lái)接受請(qǐng)求，建立連接。OnConnect():當(dāng)客戶端套接字連接請(qǐng)求完成后，應(yīng)用程序框架調(diào)用該函數(shù)，告之是否成功。OnSend():框架調(diào)用該函數(shù)通知該套接字現(xiàn)在可以調(diào)用Send函數(shù)開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。OnReceive():框架調(diào)用該函數(shù)通知套接字可以調(diào)用Receive函數(shù)從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中取數(shù)據(jù)。OnClose():框架調(diào)用該函數(shù)告之與其相連的對(duì)方套接字已被關(guān)閉。4、 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖3.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)具體步驟如下： 1) 利用 MFC AppWizard 生成程序框架 在Visual C+的

6、IDE環(huán)境下選擇菜單File NewProjects MFC AppWizard(exe) Project Name“OK”“NEXT”Windows Sockets“ Finish”按鈕，選擇“OK” 按鈕，應(yīng)用程序的框架就將自動(dòng)創(chuàng)建。2) 增加控件對(duì)象 在創(chuàng)建了應(yīng)用程序框架之后，可以布置程序的主對(duì)話框，向應(yīng)用程序的主對(duì)話框添 加控件。設(shè)計(jì)好了對(duì)話框之后，選取 View 菜單中的 ClassWizard 菜單項(xiàng)，或直接按 “Ctrl+W ”，打開(kāi) MFC ClassWizard，將對(duì)話框中的控件和變量相關(guān)聯(lián)。3) 從 CAsyncSocket 類(lèi)繼承 選擇Insert菜單中的New Clas

7、s選取Class type為Generic Class在Base class 的 Derived From 列中輸入 CAsyncSocket，在 As 列中接受默認(rèn)值 public，點(diǎn)擊” OK”按鈕，就可以把這個(gè)新創(chuàng)建的類(lèi)添加到應(yīng)用程序中。 向該套接字類(lèi)中添加一個(gè)成員變量，用作指向父對(duì)話框窗口的指針，指針變量的類(lèi) 型為 CTalkDlg*(Cdialog 的派生類(lèi))，變量名為 m_pDlg，訪問(wèn)權(quán)限為私有。最后，添加套接字類(lèi)事件處理函數(shù)，這些函數(shù)將用于調(diào)用對(duì)話框中名稱(chēng)類(lèi)似的那些函數(shù)。4) 建立客戶機(jī)與服務(wù)器之間的連接 為了完成連接，需要添加對(duì)套接字事件的處理函數(shù)，在對(duì)話框類(lèi)中添加 OnAc

8、cept() 事件處理函數(shù)和 OnConnect()事件處理函數(shù)。 如果現(xiàn)在可以編譯和運(yùn)行應(yīng)用程序，就可以啟動(dòng)兩個(gè)副本，把其中一個(gè)設(shè)置為偵聽(tīng) 模式，然后把另一個(gè)應(yīng)用程序與之相連接。為此，先向?qū)υ捒蝾?lèi)()添加三個(gè)成員函數(shù)， 這三個(gè)函數(shù)是套接字類(lèi)()的事件處理函數(shù)需要調(diào)用的。把三個(gè)函數(shù)的類(lèi)型都指定為 void，訪問(wèn)權(quán)限為公共。指定第一個(gè)函數(shù)聲明為 OnSend()，第二個(gè)函數(shù)的聲明為 OnReceive，第三函數(shù)的聲明為 OnClose。5) 發(fā)送和接收數(shù)據(jù) 如果兩個(gè)應(yīng)用程序間建立了連接，用戶就能夠在對(duì)話框窗口中的編輯框中輸入文本 消息，然后單擊“發(fā)送”按鈕，就應(yīng)該可以把消息發(fā)送到另一個(gè)應(yīng)用程序，

9、一旦消息發(fā) 送出去了，它將被添加到已發(fā)送消息的列表框中。 當(dāng)“發(fā)送”按鈕被單擊之后，應(yīng)用程序需要檢查是否有消息輸入了編輯框，獲取該 消息的長(zhǎng)度，并發(fā)送該消息，然后把此消息添加到列表框中。為了在應(yīng)用程序中添加此 項(xiàng)功能，使用Class Wizard向“發(fā)送”按鈕(ID：IDOK)的單擊事件(BNCLICKED)添加 一個(gè)事件處理函數(shù)，注意不要接受默認(rèn)的函數(shù)名，將函數(shù)名改成OnSendMsg()，編輯該 函數(shù)。 對(duì)于消息的接收方，當(dāng)套接字的OnReceive事件被觸發(fā)時(shí)，表明一個(gè)消息已經(jīng)到達(dá) 了，可以用Receive()函數(shù)從套接字檢索到該消息。如果消息被順利檢索到，需要把接 收的字符數(shù)組轉(zhuǎn)換成C

10、string類(lèi)型，并把接收的消息添加到已接收的消息的列表框中。 通過(guò)編輯對(duì)話框類(lèi)的OnReceive()函數(shù)。6) 終止連接 結(jié)束消息傳送之后應(yīng)該終止兩個(gè)應(yīng)用程序之間的連接，這個(gè)終止連接的操作是由客 戶機(jī)應(yīng)用程序的用戶通過(guò)單擊“斷開(kāi)”按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然后應(yīng)用程序會(huì)接收到一個(gè) OnClose套接字事件。和建立連接的過(guò)程相反，連接的套接字需要斷開(kāi)，發(fā)送消息的控 件需要置為禁用狀態(tài)。在客戶端，“連接”按鈕控件由禁用狀態(tài)變成可用，因?yàn)閼?yīng)用程序允許客戶機(jī)程序改變某些參數(shù)，并打開(kāi)與另一個(gè)服務(wù)器程序的連接。同時(shí)，服務(wù)器應(yīng)用程序繼續(xù)偵聽(tīng)是否有其他的連接請(qǐng)求，偵聽(tīng)的端口等信息不變。四 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材配置1、能連網(wǎng)

11、的個(gè)人PC機(jī)一臺(tái)。2、Visual C+ 6.0 軟件五 實(shí)驗(yàn)記錄1、用戶界面1) 選擇類(lèi)型：客戶機(jī)/服務(wù)器；2) 輸入部分：服務(wù)器名稱(chēng)、服務(wù)器端口、待發(fā)送消息；3) 輸出部分：已發(fā)送的消息、接收到的消息、文件內(nèi)容；4) 按鈕：連接/偵聽(tīng)、斷開(kāi)、發(fā)送、上傳文件、清空。2、功能測(cè)試記錄實(shí)驗(yàn)中以同一臺(tái)電腦作為服務(wù)器和客戶機(jī)進(jìn)行模擬，并分別從兩個(gè)窗口發(fā)送信息至 對(duì)方，顯示如下可見(jiàn)，可以成功進(jìn)行通訊。此外，我們還可以通過(guò)修改代碼，實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)程序的功能。并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清空。六 實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)，在老師提供的示例代碼和參考資料的基礎(chǔ)上，我們實(shí)現(xiàn)了客戶機(jī)和服務(wù)器間的通訊，此外我們對(duì)代碼進(jìn)行修改，能夠通過(guò)“斷開(kāi)”真

12、正實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)功能。由于能力不夠，還不能實(shí)現(xiàn)如圖片傳輸和文件傳輸?shù)墓δ埽m然這次實(shí)驗(yàn)未能夠完成這些功能，但這些仍是值得思考并后續(xù)實(shí)現(xiàn)的功能。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我進(jìn)一步了解熟悉MFC和網(wǎng)絡(luò)編程，將課上理論知識(shí)能大概應(yīng)用于編程實(shí)踐，但對(duì)一些原理的理解不夠透徹，一些比較基礎(chǔ)的功能還未能實(shí)現(xiàn)，還有較長(zhǎng)的一段路要走。 七 思考題或討論題1 本次實(shí)驗(yàn)所涉及的“實(shí)體”是什么？實(shí)體間通過(guò)什么方式建立協(xié)議？2. 服務(wù)和協(xié)議的區(qū)別與聯(lián)系？本次實(shí)驗(yàn)的協(xié)議過(guò)程（即客戶-服務(wù)器方式）是怎樣建立的？有哪些服務(wù)？3、本次實(shí)驗(yàn)的協(xié)議提供了什么服務(wù)？試想，用此協(xié)議還可以提供怎樣的服務(wù)？這種服務(wù)在自動(dòng)化學(xué)科領(lǐng)域的意義是什么？1、本次實(shí)驗(yàn)

13、設(shè)計(jì)的“實(shí)體”為服務(wù)器和客戶端，兩者之間通過(guò)創(chuàng)建套接字、服務(wù)器端偵 聽(tīng)、客戶端發(fā)送連接請(qǐng)求、服務(wù)器端同意連接等步驟建立協(xié)議，即以客戶-服務(wù)器方 式建立協(xié)議。2、協(xié)議就是規(guī)則的集合。在網(wǎng)絡(luò)中要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù)，就必須遵循一些事先約 定好的規(guī)則。這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及相關(guān)的同步問(wèn)題。這些為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Network Protocol）,它是控 制兩個(gè)（或多個(gè)）對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合，也就是水平的。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也簡(jiǎn)稱(chēng)為協(xié)議。 協(xié)議由語(yǔ)法、語(yǔ)義和同步三部分組成。 （1）語(yǔ)法規(guī)定了傳輸數(shù)據(jù)的格式； （2）語(yǔ)義規(guī)定了所要完成的功能，即

14、需要發(fā)出何種控制信息、完成何種動(dòng)作以及做出 何總應(yīng)答； （3）同步規(guī)定了執(zhí)行各種操作的條件、時(shí)序關(guān)系等，即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。一個(gè)完整的協(xié)議通常應(yīng)具有線路管理（建立、釋放連接）、差錯(cuò)控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能。 服務(wù)是指下層為緊向鄰的上層提供的功能調(diào)用，也就是垂直的。對(duì)等實(shí)體在協(xié)議的控制下，使得本層能為上一層提供服務(wù)，但要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議還需要使用下一層所提供的服務(wù)。 上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過(guò)與下層交換一些命令，這些命令在 OSI 中稱(chēng)為服務(wù)原語(yǔ)。OSI 將原語(yǔ)換分為四類(lèi)： 1）請(qǐng)求（Request）:由服務(wù)用戶發(fā)往服務(wù)提供者，請(qǐng)求完成某項(xiàng)工作。 2）指示（Indication）: 由服務(wù)器

15、提供者發(fā)往服務(wù)用戶，指示用戶做某件事。 3）相應(yīng)（Response）:由服務(wù)用戶發(fā)往服務(wù)提供者，作為指示的響應(yīng)。 4）證實(shí)（Conformation）:由服務(wù)提供者發(fā)往服務(wù)用戶，作為對(duì)請(qǐng)求的證實(shí)。 這四類(lèi)原語(yǔ)用于不同的功能，如建立連接、傳輸數(shù)據(jù)和斷開(kāi)連接等。有應(yīng)答服務(wù)包括 全部四類(lèi)原語(yǔ)，而無(wú)應(yīng)答服務(wù)則只是請(qǐng)求和指示兩個(gè)原語(yǔ)。 協(xié)議和服務(wù)在概念上是不一樣的 。首先，本層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)才能保證向上一層提供服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看到服務(wù)而無(wú)法看見(jiàn)下面的協(xié)議，即下面的協(xié)議對(duì)上層的服務(wù)用 戶是透明的。其次，協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。但服務(wù)是 “垂直的”，即服務(wù)是由下層通過(guò)層間接

16、口向上層提供的。另外，并非在一層內(nèi)完成的全部 功能都稱(chēng)為服務(wù)，只有那些能夠被高一層實(shí)體“看得見(jiàn)”的功能才稱(chēng)為服務(wù)。客戶-服務(wù)器方式通過(guò)創(chuàng)建套接字、服務(wù)器端偵聽(tīng)、客戶端發(fā)送連接請(qǐng)求、服務(wù)器端同意連接等步驟建立協(xié)議。服務(wù)器等待客戶端的請(qǐng)求，在客戶端提出連接請(qǐng)求后，同意并進(jìn)行連接，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，提供服務(wù)。本次實(shí)驗(yàn)中，主要提供了發(fā)送消息和接收消息等服務(wù)。3、本次實(shí)驗(yàn)的協(xié)議提供了信息傳遞服務(wù)，包括使用套接字進(jìn)行發(fā)送和接收消息。此外， 用此協(xié)議還可以進(jìn)行文本傳輸，或在此基礎(chǔ)上優(yōu)化為其它文件的傳輸，也可調(diào)整為實(shí)時(shí)或 延時(shí)等。 TCP/IP 協(xié)議有以下特點(diǎn)： （1）TCP/IP 協(xié)議不依賴于任何特定的計(jì)算

17、機(jī)硬件或操作系統(tǒng)，提供開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)， 即使不考慮 Internet，TCP/IP 協(xié)議也獲得了廣泛的支持。所以 TCP/IP 協(xié)議成為一種聯(lián)合 各種硬件和軟件的實(shí)用系統(tǒng)。 （2）TCP/IP 協(xié)議并不依賴于特定的網(wǎng)絡(luò)傳輸硬件，所以 TCP/IP 協(xié)議能夠集成各種各樣的網(wǎng)絡(luò)。用戶能夠使用以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌環(huán)網(wǎng)（Token Ring Network）、撥號(hào)線路 （Dial-up line）、 X.25 網(wǎng)以及所有的網(wǎng)絡(luò)傳輸硬件。 （3）統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個(gè) TCP/IP 設(shè)備在網(wǎng)中都具有惟一的地址 （4）標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。 因此，這種協(xié)議提供

18、的服務(wù)應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，且可以和硬件與軟件相結(jié)合，對(duì)于硬件和軟件經(jīng)常兩相結(jié)合的自動(dòng)化領(lǐng)域就有了相對(duì)較大的作用。附錄相關(guān)代碼：void CTalkDlg:OnAccept()/對(duì)于服務(wù)器/接受連接請(qǐng)求m_sListenSocket.Accept(m_sConnectSocket);/激活消息輸入和相關(guān)控件GetDlgItem(IDC_EDIT_MSG)-EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDOK)-EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_STATIC_MSG)-EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_BTN_CLOSE)-EnableWindow(TRUE);void CTalkDlg:OnClose() /關(guān)閉連接的套接字m_sConnectSocket.Close();/禁用消息輸入和發(fā)送的相關(guān)控件GetDlgItem(IDC_EDIT_MSG)-EnableWindow(FALSE);GetDlgItem(IDOK)-EnableWindow(FALSE);Ge