計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用基于TCP協(xié)議的簡單即時(shí)通信軟件

1、基于TCP協(xié)議的簡單即時(shí)通信軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要即時(shí)通信(Instant Message),由于其具有實(shí)時(shí)性、跨平臺(tái)性、成本低、效率高 等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的使用。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠處理多用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)、安全的即時(shí) 通信系統(tǒng)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。即時(shí)通信的底層通信是通過 SOCKE套接字接口實(shí)現(xiàn) 的。當(dāng)前的主流UNIX系統(tǒng)和微軟的 WINDOWS統(tǒng)都在內(nèi)核提供了對(duì)SOCKE字接口 的支持。使用這個(gè)統(tǒng)一的接口，可以編寫一個(gè)可移植的TCP/IP通信程序。使信息能 夠在INTERNETS可靠的傳輸。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于局域網(wǎng)內(nèi)的簡單即時(shí)通信系統(tǒng)，系統(tǒng)采用C/S模式，底層通信通過SOCKE套接字接口實(shí)現(xiàn)，服務(wù)

2、器負(fù)責(zé)客戶端的登錄驗(yàn)證，好友信息的保 存和心跳報(bào)文的發(fā)送?？蛻舳瞬捎?P2P方式實(shí)現(xiàn)消息傳遞，并能實(shí)現(xiàn)文件的傳輸。 本文首先討論了同步套接字，異步套接字，多線程并發(fā)執(zhí)行任務(wù)等；然后闡述了客 戶端、服務(wù)器如何使用XML序列化的消息進(jìn)行通信。關(guān)鍵詞：即時(shí)通信；文件傳輸；套接字；TCP協(xié)議The Design and Implementation of Simple Instant MessageSoftware Based on TCP ProtocolAbstractInstant messageshave several advantagessuch as real-time, cross-p

3、latform, cheap and efficient. To design a Multi-user IM (instant message) architecture is very important in both theory and realism. Instant message based on TCP/IP protocol that is realized by socket interface. Almost all UNIX operation systems and Microsoft's windows operation systems provide

4、support of socket in the kernel. Using the uniform interface, we can develop a portable program of TCP/IP, which help us transfer information in Internet safely and credibly.The system uses the client/server(C/S) mode. The server takes the responsibility of the login messageof client, the saving of

5、friend messageand Message heartbeat. The transmission of the basic messages of the customer end will be designed on P2P architecture. This thesis explains how the client and server communicate via serializing XML message.Key words: Instant Message; File Transfer; Socket; TCP protocol目錄論文總頁數(shù)： 28 頁1 引

6、言 11.1 課題背景 11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.2.1 國外研究現(xiàn)狀 11.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 21.3 本課題研究的意義 21.4 本課題的研究方法 22 相關(guān)技術(shù)介紹 22.1 .NET開發(fā)平臺(tái)及C# .NET開發(fā)語言 22.2 TCP協(xié)議32.2.1 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 32.2.2 TCP傳輸控制協(xié)議 32.3 套接字42.4 流42.4.1 流的基本概念 42.4.2 .NET 中的流42.5 同步、異步、阻塞和非阻塞 52.6 C/S 模型52.7 即時(shí)通信協(xié)議 63 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 73.1 需求分析 73.2 系統(tǒng)基本架構(gòu) 73.3 功能模塊設(shè)計(jì) 73.4 邏輯圖9

7、3.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 93.5.1 實(shí)體關(guān)系圖 93.5.2 詳細(xì)列表 104 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 114.1 使用XML定義的即時(shí)通信協(xié)議 114.1.1 信息結(jié)構(gòu) MESSAGE.CS&UMESSAGE.CS 114.1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) FriendStruct 124.2 數(shù)據(jù)庫連接類 144.3 服務(wù)器端 154.3.1 同步套接字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽 154.3.2 多線程 194.3.3 計(jì)時(shí)器 194.4客戶端 204.4.1同步套接字客戶端 204.4.2 采用異步套接字的文件傳輸 23結(jié) 論 25參考文獻(xiàn) 26致 謝 27聲 明 錯(cuò)誤！未定義書簽。1 引言1.1 課題背景 即時(shí)通信是一個(gè)終端連

8、往一個(gè)即時(shí)通信網(wǎng)路的服務(wù)。即時(shí)通信不同于 e-mail 在于它的交談是實(shí)時(shí)的。 大部分的即時(shí)通信服務(wù)提供了 presence awareness 的特性 顯示聯(lián)絡(luò)人名單，聯(lián)絡(luò)人是否在在線與能否與聯(lián)絡(luò)人交談。最早的即時(shí)通信軟件是ICQ, ICQ是英文中I seek you的諧音，意思是我找你。 四名以色列青年于1996年7月成立Mirabilis 公司，并在11月份發(fā)布了最初的ICQ 版本，在六個(gè)月內(nèi)有 85 萬用戶注冊(cè)使用。在因特網(wǎng)上受歡迎的 即時(shí)通信服務(wù)包含了MSN Messenger、AOL InstantMessenger、Yahoo! Messenger、NETMessenger Se

9、rvice、Jabber、ICQ與 QQ 這 些服務(wù)有賴于許多想法更久的 (與普遍)的在線聊天媒介，如 Internet Relay Chat 一樣知名。1970 年代早期，一種更早的即時(shí)通信形式是柏拉圖系統(tǒng)(PLATOsystem) 。之后在 1980 年代， UNIX/Linux 的交談實(shí)時(shí)信息被廣泛的使用于工程師與學(xué)術(shù)界， 1990 年代即時(shí)通信更跨越了因特網(wǎng)交流。1996年11月，ICQ是首個(gè)廣泛被非UNIX/Linux 使用者用于因特網(wǎng)的即時(shí)通信軟件。在ICQ的介紹之后，同時(shí)在許多地方有一定數(shù) 量的即時(shí)通信方式發(fā)展，且各式的即時(shí)通信程序有獨(dú)立的協(xié)議，無法彼此互通。這 引導(dǎo)使用者同時(shí)執(zhí)

10、行兩個(gè)以上的即時(shí)通信軟件，或者他們可以使用支持多協(xié)議的終 端軟件，如 Gaim、 Trillian 或 Jabber。近年來，許多即時(shí)通信服務(wù)開始提供視訊會(huì)議的功能，網(wǎng)絡(luò)電話 (VoIP) ，與網(wǎng) 絡(luò)會(huì)議服務(wù)開始整合為兼有影像會(huì)議與實(shí)時(shí)信息的功能。于是，這些媒體的分別變 的越來越模糊。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外研究現(xiàn)狀當(dāng)今，國際上對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)研究的較好的公司有，思科，Sun, Ms等公司，思科主要研究的是底層的傳輸；MS Sun公司研究的是應(yīng)用層。其中 ms公司憑借其 在操作系統(tǒng)的壟斷地位，為了在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中取得先機(jī)，采用了各種各樣的手段。 但是，其捆綁的 msn無論從功能上，還

11、是技術(shù)上來說，都不算是非常先進(jìn)的。當(dāng) 然， ie ，同樣也不是很受人青睞，這讓人想起了，當(dāng)年的網(wǎng)景公司，網(wǎng)景只是生不 逢時(shí)。MS不擇手段的想打跨網(wǎng)景，可見其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的重視。如今，Sun公司在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上捷足先登，憑借著Java, Sun在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用上領(lǐng)先于 MS微軟，想用同樣的辦法搞跨對(duì)手，因此它拿出了 Visual c#，來對(duì)抗Java。這些都是在應(yīng)用層面的開發(fā) 工具。應(yīng)用層上的產(chǎn)品就更顯種類繁多。 ICQ 幾乎是國際上通用的即時(shí)通信工具， 由于在我國它的應(yīng)用不是很廣，所以，其原理也很少被介紹。msn是MS的產(chǎn)品，同樣在國內(nèi)沒什么市場，所以，對(duì)其原理，也很少被討論過。至于 ie ，是在 Visu

12、al C+下開發(fā)的產(chǎn)品，雖然有嚴(yán)重的安全隱患，不過，至少能在某種程度上代表當(dāng)今國 際研究的水平。此外，國際上最近出先了新的瀏覽器 Firefox ，其性能據(jù)說是遠(yuǎn)高 于ie，也許在網(wǎng)絡(luò)的天下，Ms又有了更強(qiáng)勁的對(duì)手。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)在應(yīng)用層上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件目前發(fā)展異常的火爆，因?yàn)槲覈兄W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 的最大的市場， 現(xiàn)在國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性建設(shè)發(fā)展迅速， 應(yīng)用軟件也層出不窮， 其中， 在游戲的領(lǐng)域中，網(wǎng)絡(luò)通信的工作做的不錯(cuò)，如聯(lián)眾游戲平臺(tái)，還有其他的一些平 臺(tái)，這些平臺(tái)基本上都是基于 VC+勺，用的都是Socket通信，但是為了效率，這 些平臺(tái)沒有用MFC提供的CSocket類，而是直接

13、用Socket進(jìn)行通信。所以效率上不 錯(cuò)。此外， tencent 的即時(shí)通信，也是做的很好的，從某中程度上來說，代表了國 內(nèi)最高的水平。1.3 本課題研究的意義本課題目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)用戶之間的即時(shí)交流和文件傳輸，通過基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)SOKET編程，為局域網(wǎng)內(nèi)部的即時(shí)通信提供一個(gè)簡單而較安全的解決方案。1.4 本課題的研究方法本系統(tǒng)采用 C/S(Client/Server )結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì) , 使用 SQL Server 2000 構(gòu)建 數(shù)據(jù)庫，并在.NET環(huán)境下使用Visual C#.net 語言和SOCKE套接字開發(fā)一個(gè)基于 TCP協(xié)議的簡單即時(shí)通信軟件，實(shí)現(xiàn)簡單的即時(shí)聊天，文件傳輸?shù)裙δ堋? 相關(guān)

14、技術(shù)介紹2.1 .NET開發(fā)平臺(tái)及C# .NET開發(fā)語言.NET框架是Microsoft公司推出的一種全新的開發(fā)平臺(tái),提供了統(tǒng)一的、面向 對(duì)象并且可以擴(kuò)展的編程類庫和完善的集成開發(fā)環(huán)境 ,大大簡化了應(yīng)用程序的開發(fā) 過程, 并且具有良好的移植性和安全性。微軟為了推行.NET戰(zhàn)略，特別為.NET平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種語言一一C#. C#是由C 和C+派生而來的一種“簡單、流行、面向?qū)ο?、類型安全”的程序設(shè)計(jì)語言，其 綜合了 Visual basic的高效率和C+的強(qiáng)大功能，然而更多的人感覺C#更類似JAVA 事實(shí)上C#融合了大量的JAVA思想，C#是.NET的關(guān)鍵性語言，它是整個(gè).NET平臺(tái)的 基礎(chǔ)。與C

15、#相比，.NET所支持的其它語言顯然是配角，包括 VC+.NET在內(nèi)。但是 微軟并沒有打算放棄 VC+.NET相反，微軟對(duì)VC+.NETW著另一番獨(dú)特的打算， VC+.NET的定位與C#不完全重合，VC+.NET應(yīng)用范圍仍強(qiáng)于C#,這一點(diǎn)無論對(duì)微 軟公司還是軟件業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀都非常重要?？梢?.NET在NET框架中已經(jīng)退化成了底層的語言了，就像C+之前的標(biāo)準(zhǔn)C語言一樣，以后將只有開發(fā)底層或桌面程序的程序員使用它。它雖然仍舊強(qiáng)大，但 是已經(jīng)不是主流，而主流就是 C#語言。2.2 TCP 協(xié)議2.2.1 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 協(xié)議是對(duì)等的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間通信的規(guī)則，可以簡單地理解為網(wǎng)絡(luò)上各計(jì)算機(jī)彼此交流

16、的一種 “語言”。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)的基本原則是層次化， 層和協(xié)議的集合被 稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。相鄰層之間的接口定義了下層向上層提供的基本操作和服務(wù)， 下層向上層提供的服務(wù)分兩種形式：面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)形成的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要有兩個(gè)：OSI參考模型和TCP/IP參考模型。TCP/IP參考模型是因特網(wǎng)(In ternet )的基礎(chǔ)。和OSI的7層協(xié)議相比， TCP/IP協(xié)議只有4個(gè)層次。通常說的TCP/IP是一組協(xié)議的總稱，TCP/IP實(shí)際上是 一個(gè)協(xié)議族，包括 100多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的協(xié)議，其中 IP(Internet Protocol, 網(wǎng)際協(xié) 議)是網(wǎng)絡(luò)層最主要的協(xié)議；

17、TCP(Transmission Control Protocol, 傳輸控制協(xié)議 ) 和 UDP(User Datagram Protocol, 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議是傳輸層中最主要的協(xié)議 )，一般 認(rèn)為IP、TCP UDP是最根本的三種協(xié)議，是其他協(xié)議的基礎(chǔ)。2.2.2 TCP傳輸控制協(xié)議 面向連接的通信可以使用可靠通信，在這時(shí)候，第四層協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)接收方的確認(rèn)，如果未收到數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)被損壞，則請(qǐng)求重新傳輸。TCP協(xié)議就使用這種可靠通信。使用TCPB議的應(yīng)用層協(xié)議包括 HTTP FTP SMT味口 TeInet等。TCP要求在發(fā)送數(shù)據(jù)之前必須打開連接。服務(wù)器應(yīng)用程序必須執(zhí)行一個(gè)稱作被 動(dòng)打開(

18、passive open )的操作，以利用一個(gè)已知的端口號(hào)創(chuàng)建一個(gè)鏈接，這是， 服務(wù)器并不是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行呼叫，而是偵聽并等待引入的請(qǐng)求?？蛻魬?yīng)用程序必須執(zhí) 行一個(gè)主動(dòng)打開( active open )，為此，它向服務(wù)器應(yīng)用程序發(fā)送一個(gè)同步序列號(hào)(SYN以標(biāo)識(shí)連接?？蛻魬?yīng)用程序可以將動(dòng)態(tài)端口號(hào)作為本地端口使用。服務(wù)器必須向客戶發(fā)送一個(gè)確認(rèn)(ACK以及服務(wù)器的序列號(hào)(SYN。隨后，客戶回復(fù)一個(gè) ACK這樣就建立了鏈接。現(xiàn)在可以發(fā)送和接收消息了。接收消息后，總是返回ACK消息。如果在收到ACK 之前發(fā)送方已經(jīng)超時(shí)，則消息將被放到重發(fā)隊(duì)列中以再次發(fā)送。由于它的握手機(jī)制，所以TCP協(xié)議比較復(fù)雜并且費(fèi)時(shí)，但

19、此協(xié)議在處理數(shù)據(jù)時(shí) 對(duì)數(shù)據(jù)包的傳送有保障，從而使得在應(yīng)用程序協(xié)議中不需要再包括該功能。2.3 套接字套接字這個(gè)術(shù)語并沒有定義某個(gè)協(xié)議：它具有兩層含義，但兩者都與一個(gè)協(xié)議相關(guān)。第一個(gè)含義是套接字編程 API,它最初由伯克利大學(xué)為BSDUNIX而創(chuàng)建。BSD 套接字在經(jīng)過修改后被用作 Win dows環(huán)境的編程接口(并且被命名為 Win Sock)。Win Sock API 被包裝在 System.Net.sockets 命名空間的.NET 類中。Win dowsSockets 是一個(gè)獨(dú)立于協(xié)議的編程接口，用于編寫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。套接字的第二層含義表示一個(gè)用于在進(jìn)程間進(jìn)行通信的終端。在TCP/IP中

20、，每個(gè)終端都與一個(gè) IP 地址和一個(gè)端口號(hào)綁定。 我們必須對(duì)流式套接字和數(shù)據(jù)報(bào)套接字 這兩種類型進(jìn)行區(qū)分。 流失套接字用 TCP/IP 協(xié)議來使用面向連接的通信； 另一方面， 數(shù)據(jù)報(bào)套接字用UDP/IP來使用無連接通信。2.4 流2.4.1 流的基本概念 流的概念已經(jīng)存在很長時(shí)間了。流是一個(gè)用于傳輸數(shù)據(jù)的對(duì)象。數(shù)據(jù)的傳輸有 兩個(gè)方向：1) 如果數(shù)據(jù)從外部源傳輸?shù)匠绦蛑?，這就是讀取流。2) 如果數(shù)據(jù)從程序傳輸?shù)酵獠吭矗@就是寫入流。外部源常常是一個(gè)文件，但也不完全都是文件，它還可以是：1) 網(wǎng)絡(luò)，使用一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)上其它計(jì)算機(jī)或終端交換數(shù)據(jù)。2) 一個(gè)指定的管道。3) 一塊內(nèi)存區(qū)域。242

21、 .NET中的流在這些情況中，微軟提供了一個(gè) .NET 基類 System.IO.MemoryStream 來讀寫內(nèi) 存數(shù)據(jù)使用 System.Net.Sockets.NetworkStream 處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。讀寫管道沒有相應(yīng) 的流類，但有一個(gè)常見的流類 System.IO.Stream ，如果要編寫一個(gè)這樣的類，可以 從這個(gè)基類繼承。流對(duì)外部數(shù)據(jù)源不做任何假定。外部源還可以是代碼中的一個(gè)變 量，使用流在變量之間傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)是一個(gè)非常有用的技巧，可以在數(shù)據(jù)類型之 間轉(zhuǎn)換。在網(wǎng)絡(luò)編程中我們經(jīng)常會(huì)使用到網(wǎng)絡(luò)中的流對(duì)象：NetworkStream 。它實(shí)現(xiàn)了 .NET中標(biāo)準(zhǔn)的Stream機(jī)制，即可

22、以使用 Networkstream通訊網(wǎng)絡(luò)套接字用標(biāo)準(zhǔn) 的流操作進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的讀寫。它提供以下的功能：1) 一個(gè)統(tǒng)一的從網(wǎng)絡(luò)中讀取數(shù)據(jù)的方法2) 與其他的.NET流兼容，這樣你可以很容易地移植程序。2.5 同步、異步、阻塞和非阻塞同步( synchronous )：所謂同步方式，就是發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)包以后，不等接受 方響應(yīng)，就接著發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包。異步(asynchronous):異步方式就是當(dāng)發(fā)送方發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包以后，一直等到接受方響應(yīng)后，才接著發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包。阻塞( Block )：指執(zhí)行此套接字的網(wǎng)絡(luò)調(diào)用時(shí)，直到調(diào)用成功才返回，否則此 套節(jié)字就一直阻塞在網(wǎng)絡(luò)調(diào)用上，比如調(diào)用 Stream

23、Reader 類的 Readlin ( )方法讀 取網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，如果調(diào)用的時(shí)候沒有數(shù)據(jù)到達(dá)，那么此 Readlin ( ) 方法 將一直掛在調(diào)用上，直到讀到一些數(shù)據(jù)，此函數(shù)調(diào)用才返回非阻塞( Unblock ) ：指在執(zhí)行此套接字的網(wǎng)絡(luò)調(diào)用時(shí)，不管是否執(zhí)行成功，都 立即返回。同樣調(diào)用 StreamReader 類的 Readlin ( ) 方法讀取網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)， 不管是否讀到數(shù)據(jù)都立即返回，而不會(huì)一直掛在此函數(shù)調(diào)用上。在Windows網(wǎng)絡(luò)通信軟件開發(fā)中，最為常用的方法就是異步非阻塞套接字。平 常所說的 C/S (客戶端/ 服務(wù)器)結(jié)構(gòu)的軟件采用的方式就是異步非阻塞模式的。其實(shí)在用C

24、#進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程中，我們并不需要了解什么同步、異步、阻塞和非 阻塞的原理和工作機(jī)制，因?yàn)樵?Net FrameWrok SDK中已經(jīng)已經(jīng)把這些機(jī)制給封裝 好了。2.6 C/S 模型客戶機(jī)/服務(wù)器模型，又稱為Client/Server 模型，簡稱C/S架構(gòu)。C/S計(jì)算技 術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)當(dāng)中占有重要的地位。這種客戶機(jī) /服務(wù)器模型是一種非對(duì)稱式編程模式。 該模式的基本思想是把集中 在一起的應(yīng)用劃分成為功能不同的兩個(gè)部分 , 分別在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行， 通過它們 之間的分工合作來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的功能。對(duì)于這種模式而言其中一部分需要作為服 務(wù)器，用來響應(yīng)并為客戶提供固定的服務(wù)；另一部分則作為客戶機(jī)程序用來向

25、服務(wù) 器提出請(qǐng)求或要求某種服務(wù)。在此“服務(wù)器”是指能在網(wǎng)絡(luò)上提供服務(wù)的任何程序。服務(wù)器接受網(wǎng)絡(luò)上的請(qǐng) 求，完成服務(wù)后將結(jié)果返回給申請(qǐng)者。 對(duì)于簡單的服務(wù)， 把每個(gè)請(qǐng)求用一個(gè) IP 數(shù)據(jù) 報(bào)發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器用另一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)返回響應(yīng)?？蛻魴C(jī)和服務(wù)器都是獨(dú)立的計(jì)算機(jī)。當(dāng)一臺(tái)連入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)向其他計(jì)算機(jī)提 供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù) （ 如數(shù)據(jù)、文件的共享等 ） 時(shí)，它就被叫做服務(wù)器。而那些用于訪問 服務(wù)器資料的計(jì)算機(jī)則被叫做客戶機(jī)。 嚴(yán)格說來，客戶機(jī)/ 服務(wù)器模型并不是從物理 分布的角度來定義，它所體現(xiàn)的是一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問的實(shí)現(xiàn)方式。采用這種結(jié)構(gòu)的 系統(tǒng)目前應(yīng)用非常廣泛。如賓館、酒店的客房登記、結(jié)算系統(tǒng)，超市的

26、POS系統(tǒng)，銀行、郵電的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器基本都遵循同樣的算法 :創(chuàng)建一個(gè)端口 （Port） ，接受從網(wǎng)絡(luò)上來 的客戶服務(wù)請(qǐng)求，完成計(jì)算后把結(jié)果返回給客戶，如此反復(fù)。2.7 即時(shí)通信協(xié)議協(xié)議是一系列的步驟， 它包括雙方或者多方， 設(shè)計(jì)它的目的是要完成一項(xiàng)任務(wù)。 即時(shí)通信協(xié)議，參與的雙方或者多方是即時(shí)通信的實(shí)體。協(xié)議必須是雙方或者多方 參與的，一方單獨(dú)完成的就不算協(xié)議。這樣在協(xié)議動(dòng)作的過程中，雙方必須交換信 息，包括控制信息、狀態(tài)信息等等。這些信息的格式必須是協(xié)議參與方同意并且遵 循的。好的協(xié)議要求清楚， 完整，每一步都必須有明確的定義，并且不會(huì)引起誤解 ; 對(duì)每種可能的情況必須規(guī)定具體

27、的動(dòng)作。有許多的IM系統(tǒng)，女口 AOL IM、Yahoo IM和MSNIM，它們使用了不同的技術(shù)， 而且它們互不兼容。 為了創(chuàng)建即時(shí)通信的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)， 人們經(jīng)過了多次嘗試： IETF 的 對(duì)話初始協(xié)議（SIP）和 即時(shí)通信對(duì)話初始協(xié)議和表示擴(kuò)展協(xié)議 （SIMPLE、應(yīng)用交 換協(xié)議（APEX、顯示和即時(shí)通信協(xié)議（PRIM）及基于XML且開放的可擴(kuò)展通信和 表示協(xié)議（ XMPP 協(xié)議（常稱為 Jabber 協(xié)議）。人們多次努力，試圖統(tǒng)一各大主要 IM 供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn) （AOL、 Yahoo 及 Microsoft ），但無一成功，且每一種 IM 仍然繼 續(xù)使用自己所擁有的協(xié)議。本系統(tǒng)目的在于實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡

28、單的即時(shí)通信過程，沒有必要采用通用的比較復(fù)雜 的即時(shí)通信協(xié)議，因此使用了簡單定義的 XML標(biāo)記定義來規(guī)范即時(shí)通信的各種網(wǎng)絡(luò) 信息，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸序列化的XMLS言。第 5 頁 共 28 頁3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3.1需求分析軟件針對(duì)局域網(wǎng)內(nèi)部用戶，實(shí)現(xiàn)用戶間的即時(shí)通信。需要分別實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端和 客戶端的軟件設(shè)計(jì)。服務(wù)器端負(fù)責(zé)監(jiān)聽用戶連接請(qǐng)求，負(fù)責(zé)連接數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)用戶信息，負(fù)責(zé)發(fā)送給 用戶好友信息，負(fù)責(zé)發(fā)送心跳報(bào)文檢查用戶在線狀態(tài)并即時(shí)讓用戶更新好友在新信 息?？蛻舳税l(fā)起主動(dòng)連接，向服務(wù)器請(qǐng)求登錄或者注冊(cè)?？蛻舳丝梢孕薷年欠Q，可 以加已知用戶為好友(類似于MSM勺好友添加功能)?？蛻舳酥g可以發(fā)起P2P模式

29、的聊天，可以傳送文件。3.2系統(tǒng)基本架構(gòu)基于C/S架構(gòu)的即時(shí)通信軟件便于對(duì)用戶信息進(jìn)行統(tǒng)一管理和保存，面向特定 的用戶，對(duì)信息的安全控制能力很強(qiáng)。為了減輕服務(wù)器負(fù)擔(dān)，客戶端之間的信息傳 遞是采用P2P模式的，服務(wù)器只負(fù)責(zé)用戶的注冊(cè)，登錄和用戶在線狀態(tài)的檢驗(yàn)?；鶊D1系統(tǒng)基本架構(gòu)3.3功能模塊設(shè)計(jì)CLIENT:1. 注冊(cè)：(1) 可以完成客戶端注冊(cè)，客戶端可以通過填寫信息進(jìn)行注冊(cè)，信息被發(fā)送到 服務(wù)器端。2. 登錄：(1) 客戶可以輸入賬號(hào)和密碼進(jìn)行登錄，客戶端會(huì)發(fā)送登錄信息等待服務(wù)器響 應(yīng)，登錄成功后會(huì)發(fā)出登錄成功信息并刷新好友列表。3. 修改：(1) 密碼修改：應(yīng)該有密碼修改功能(2) 信息修

30、改：可以更改一些注冊(cè)信息4. 通信：(1) 即時(shí)聊天模塊：客戶端與客戶端之間建立線程進(jìn)行即時(shí)聊天，也包含有簡 單的對(duì)稱加解密算法功能。(2) 好友列表：可以對(duì)好友列表進(jìn)行添加刪除等動(dòng)作5. 文件傳輸：(1) 文件傳輸：文件傳輸功能SERVE：R1. 注冊(cè)回應(yīng)：對(duì)客戶端傳送的注冊(cè)信息進(jìn)行判斷。HASH加密：對(duì)用戶的賬號(hào)和密碼信息進(jìn)行 HASH加密(2) 重復(fù)用戶檢查：將加密后信息與已存在賬號(hào)進(jìn)行比較，檢查是否賬號(hào)已存 在，如果存在就返回錯(cuò)誤信息(3) 注冊(cè)成功：將可成功注冊(cè)的用戶賬號(hào)和密碼寫入數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并向客戶端返 回成功信息2. 修改回應(yīng)：(1) 對(duì)密碼和信息修改請(qǐng)求進(jìn)行判斷，執(zhí)行和返回修改成

31、功信息3. 登錄回應(yīng) ：(1) 對(duì)登錄的賬號(hào)和密碼進(jìn)行加密檢查后發(fā)回正確或錯(cuò)誤情況，并記錄上線信 息(2) 好友列表發(fā)送：給成功登錄的賬號(hào)發(fā)送好友列表及好友上線信息(3) 上線信息發(fā)送： 給成功登錄的賬號(hào)的好友發(fā)送在線信息 (包括 IP, 端口等等 信息)4. 在線情況 ：(1) 對(duì)登錄，在線，離線的用戶情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，記錄和通知(2) 心跳測試：每隔一段時(shí)間發(fā)送報(bào)文測試用戶是否因意外原因離線(3) 情況記錄：將用戶登錄時(shí)間，IP，下線時(shí)間等信息記錄入數(shù)據(jù)庫第 # 頁 共 28 頁3.4邏輯圖圖2邏輯圖第9頁共28頁3.5數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)3.5.1實(shí)體關(guān)系圖服務(wù)器是作為記錄和讀取數(shù)據(jù)庫信息的載體，與客

32、戶端關(guān)系并不復(fù)雜，這里需要重點(diǎn)考慮客戶端之間的關(guān)系。用戶與用戶之間的關(guān)系是較為特殊的遞歸關(guān)系，即 描述發(fā)生在兩個(gè)相同實(shí)體上的關(guān)系。E-R圖如下：詳細(xì)列表Userinfo和記錄用戶好友信息3.5.2數(shù)據(jù)庫包含兩個(gè)表，分別為記錄用戶信息的TCP.的TCP Friendinfo。詳細(xì)設(shè)計(jì)見下面兩表：表1用戶信息表TCP UserInfoTCP Userinfo列（屬性）名類型主鍵寬度是否允許為空備注UserIDnumericY9NOT NULL自增長UserAccountncharN20NOT NULL用戶帳號(hào)UserNicknamencharN20NOT NULL用戶昵稱，可重復(fù)UserEmail

33、ncharN20NOT NULL用戶EMAILJoinDatencharN35NOT NULL注冊(cè)日期LastLoginncharY20NOT NULL最后登錄IPUserIPncharY20NOT NULL用戶IPUserFavvarcharN100NOT NULL用戶好友分組，有默認(rèn)值UserQuestionncharY20NOT NULL密碼問題UserAnswerncharY20NOT NULL密碼答案UserPasswordncharN20NOT NULL用戶密碼UserOnlineintN4NOT NULL在線狀態(tài)，1在，0不在表2用戶好友表TCP FriendlnfoTCP Us

34、erinfo列（屬性）名類型主鍵寬度是否允許為空備注InfoIDnumericY9NOT NULL自增長UserIDncharN20NOT NULL用戶IDFriendIDncharN20NOT NULL用戶好友IDFriendGroupncharN20NOT NULL用戶好友分組4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4.1使用XML定義的即時(shí)通信協(xié)議4.1.1 信息結(jié)構(gòu) MESSAGE.CS&UMESSAGE.CS這兩個(gè)C#類定義了包括服務(wù)器信息，狀態(tài)信息，注冊(cè)信息，登錄信息，聊天信 息或者請(qǐng)求文件傳輸信息的函數(shù)，服務(wù)器和客戶端通過將它們實(shí)例化和序列化再轉(zhuǎn) 換成流在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。UMESSAGE.CS要代碼

35、如下：Serializablepublic class UMessagepublic UMessage() private string _nickname;private string _password;private string _accounts;private string _email;private int _info;/表示注冊(cè)或者登錄信息，客戶端信息 0為注冊(cè)， 1為登錄；服務(wù)器返回信息0為用戶已存在，1為注冊(cè)成功,2為服務(wù)器未知錯(cuò)誤，3為CLIENT在線檢查，10為登錄 失敗， 11為登錄成功private Friend _friend;private int _fn;p

36、rivate string _fg;public string Nicknameget return _nickname; set _nickname = value; public string Passwordget return _password; set _password = value; public string Accountsget return _accounts; set _accounts = value; public string Emailget return _email; set _email = value; public int Infoget retu

37、rn _info; set _info = value; public Friend Friget return _friend; set _friend = value; public int Fn get return _fn; set _fn = value; public string Fgget return _fg; set _fg = value; 由于MESSAGE.C與UMESSAGE.CS似，在此不再詳述。服務(wù)器和客戶端都可以通過相同的代碼對(duì)UMESSAG賦值，再通過 XmlSerializer 方法進(jìn)行將UMESSAG序列化為XML文檔，最后將XML文檔轉(zhuǎn)化為網(wǎng) 絡(luò)流進(jìn)行

38、傳輸。代碼如下：#region 將登錄信息轉(zhuǎn)為 UMessage private void Traslator()_message.Accounts=this.TextBox1.Text;_message.Nickname=""_message.Password=this.TextBox2.Text;_message.Email=""_message.Info=1;_message.Fri=null;#endregion4.1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) FriendStruct服務(wù)器如果保存和傳遞用戶的好友信息是難點(diǎn)之一。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和信息的傳遞辨別都是比較難實(shí)現(xiàn)的

39、。在數(shù)據(jù)庫方面，每個(gè)用戶擁有各自的好友分組信息(UserFav)，分組中間使用“，”分隔，在TCP_Friendlnfo表中則分別保存了用戶ID和好友ID，使用一個(gè)INT字段保存分組信息。數(shù)據(jù)庫以用戶ID為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)好友ID和分組信息進(jìn)行內(nèi)連接查詢,就可以得到基本的好友信息了。代碼如下：select * from TCP_UserInfo join TCP_FriendInfo on TCP_FriendInfo.UserID='" + uid+ "' and TCP_UserInfo.UserID=TCP_FriendInfo.FriendID在好友信息的傳輸

40、方面, 首先定義一個(gè) FriendStruct 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(當(dāng)然也可以用 枚舉完成)如下：using System;using System.Collections.Generic;using System.Text; namespace TCPpublic class FriendStructpublic struct FileInfopublic int filere;/接收和拒絕信息 ,1 為接收, 2 為拒絕, 3為取消public string filename;public long filelength;public struct Friendpublic string accou

41、nt;public string nickname;public string IP;public string status;public string fg;/好友分組在MESSAGE.(或者UMESSAGE.CS，我們則定義了 FriendStruct的數(shù)組。在C#中使用DATAREADE語句可以逐句讀取數(shù)據(jù)庫查詢的結(jié)果，再依次將結(jié)果賦值 FriendStruct 數(shù)組元素，就得到了便于發(fā)送和讀取的存放好友信息的數(shù)組。賦值代 碼如下：while (getf.Read() /getf即是以上的數(shù)據(jù)庫查詢的 datareader 語句ffi.account=getf"UserAcc

42、ount".ToString();ffi.IP = getf"UserIP".ToString();ffi.nickname = getf"UserNickname".ToString(); ffi.status = getf"UserOnline".ToString();ffi.fg = getf"FriendGroup".ToString();i+;getf.Close();4.2 數(shù)據(jù)庫連接類 實(shí)現(xiàn)一個(gè)快捷簡單的數(shù)據(jù)庫連接的相關(guān)代碼是非常有必要的。實(shí)現(xiàn)的途徑也多 種多樣，鑒于安全性和復(fù)雜性的需求不同

43、，實(shí)現(xiàn)方法有簡有繁。本設(shè)計(jì)使用了一個(gè) 簡單的類(UserData.CS)實(shí)現(xiàn)了簡單快捷的數(shù)據(jù)庫連接和讀取。主要代碼如下： public static SqlConnection connStr = newSqlConnection("Server=D96B85DD938A465.;uid=sa;pwd=change;database=TCPDB");public static SqlDataReader SqlReader(string sql, SqlConnection connstr)SqlDataReader sqldr = null;SqlCommand cmd

44、= new SqlCommand(sql, connstr);if (cmd.Connection.State.ToString() = "Closed") cmd.Connection.Open();trysqldr = cmd.ExecuteReader();catch (Exception e)if (e != null) sqldr = null;return sqldr;/ 數(shù)據(jù)庫操作連接public static string SqlCmd(string sql, SqlConnection connstr)string errorstr = null;SqlC

45、ommand sqlcmd = new SqlCommand(sql, connstr);if (sqlcmd.Connection.State.ToString() = "Open")sqlcmd.Connection.Close(); sqlcmd.Connection.Open(); trysqlcmd.ExecuteNonQuery();catch (Exception e)if (e != null) errorstr = e.ToString();sqlcmd.Connection.Close();return errorstr;在 UserData.CS 的基

46、礎(chǔ)上，主程序可以更方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫連接操作，對(duì)數(shù)據(jù) 庫進(jìn)行讀寫和更新，在此不再詳述。第 13 頁 共 28 頁4.3服務(wù)器端服務(wù)器端的界面設(shè)計(jì)是基于便于測試的目的而實(shí)現(xiàn)的。如下圖:圖4服務(wù)器端界面4.3.1同步套接字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽基于同步套接字的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽器對(duì)服務(wù)器來說并不是最好的解決方案，但是仍然 可行并且實(shí)現(xiàn)簡單。主要代碼如下：開啟監(jiān)聽端口：public void Serve()in t port = 8888;ServerlPEP = new IPE ndPoi nt(IPAddress.A ny, port);s = new Socket(ServerlPEP.AddressFamily, S

47、ocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);s.Bi nd(E ndPoi nt)ServerlPEP);s.L iste n(10);alSock = new ArrayList();以下代碼讀取連入的連接，依次將連接加入可變長數(shù)組alsock，并且讀取傳入的信息，進(jìn)行反串行化：while (true)tryuc = s.Accept();alSock.Add(uc);this.tb_states.Appe ndText(System.C on vert.ToStri ng(uc);byte data = new byte2048;int rect = uc.Re

48、ceive(data);byte chat = new byterect;Buffer.BlockCopy(data, 0, chat, 0, rect);UMessage umessage = (UMessage)_tra nslator.Deserialize( new第15頁共28頁MemoryStream(chat);int info = umessage.Info;對(duì)反串行化后的信息進(jìn)行處理，通過 info 參數(shù)辨認(rèn)客戶端行為(注冊(cè)或者登 錄)，對(duì)注冊(cè)的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫查詢，注冊(cè)信息可插入，則將用戶信息插入數(shù)據(jù)庫， 否則返回客戶端“注冊(cè)出錯(cuò)”的信息：#region 處理用戶注冊(cè)信息if

49、 (info=0)/ 分辨出用戶發(fā)送的是注冊(cè)信息string Accounts = umessage.Accounts;SqlDataReader usdr = FPara.SqlReader("select * fromTCP_UserInfo where UserAccount='" + Accounts + "'", FPara.connStr);if (usdr != null)if (usdr.Read()#region 此處寫入返回注冊(cè)失敗的代碼 Socket sc = (Socket)alSockalSock.IndexOf

50、(uc, 0); sc.Send(chat);#endregionelse#region 此處寫入插入數(shù)據(jù)庫用戶注冊(cè)信息的代碼Stream ms = new MemoryStream();Socket sc = (Socket)alSockalSock.IndexOf(uc, 0); if (FPara.SqlCmd("insert into TCP_UserInfo(UserAccount,UserNickname,UserEmail,JoinDate,UserIP,UserPassword) values('" + umessage.Accounts + &qu

51、ot;','" + umessage.Nickname + "','" + umessage.Email + "','" + System.DateTime.Now.ToString() + "','" +(IPEndPoint)uc.RemoteEndPoint).Address.ToString()+ "','" + umessage.Password + "')",FPara.connStr)

52、 = null) umessage.Info = 1;_translator.Serialize(ms, umessage); byte d = new bytems.Length; ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin); ms.Read(d, 0, d.Length);sc.Send(d);else umessage.Info = 2;_translator.Serialize(ms, umessage); byte d = new bytems.Length;ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin);ms.Read(d, 0, d.Length);sc.

53、Send(d);#endregionusdr.Close();#endregion 如果發(fā)現(xiàn)用戶發(fā)送的是登錄信息，就根據(jù)登錄信息中的用戶名和密碼判斷是否 存在用戶，密碼是否正確，成功后再查詢出用戶的好友信息并且賦值給 FriendStruct ，再將信息返回給客戶端：#region 處理用戶登錄信息else if (info = 1)/分辨出用戶發(fā)送的是登錄信息string Accounts = umessage.Accounts;string Password = umessage.Password;SqlDataReader usdr = FPara.SqlReader("sel

54、ect * fromTCP_UserInfo where UserAccount='" + Accounts + "' and UserPassword='"+Password+"'", FPara.connStr);if (usdr != null)if (usdr.Read()string uid=usdr"UserID".ToString();umessage.Fg = usdr"UserFav".ToString();usdr.Close();SqlDataAdap

55、ter sdr = new SqlDataAdapter("select *from TCP_UserInfo join TCP_FriendInfo on TCP_FriendInfo.UserID='" + uid + "' and TCP_UserInfo.UserID=TCP_FriendInfo.FriendID", FPara.connStr);DataSet ds = new DataSet();sdr.Fill(ds, "find");int xxx=ds.Tables"find".

56、Rows.Count;FPara.SqlCmd("update TCP_UserInfo set UserIP='" + (IPEndPoint)uc.RemoteEndPoint).Address.ToString() + "' , UserOnline=1 where UserAccount='" + Accounts + "'", FPara.connStr);ff=new Friendxxx;int i=0;SqlDataReader getf = FPara.SqlReader("select * fromTCP_UserInfo join TCP_FriendInfo on TCP_FriendInfo.UserID='" + uid + "' and TCP_UserInfo.UserID=TCP_FriendInfo.FriendID", FPara.connStr);while (getf.Read()ffi.account=getf"UserAccount