網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計實驗指導(dǎo)書

select多路復(fù)用程序設(shè)計――――――――――――――――5多線程并發(fā)服務(wù)器設(shè)有限狀態(tài)機與有狀態(tài)通信――――――――――――――――――――17基于消息驅(qū)動的異步選擇機制――――――――――――――――――30服務(wù)與協(xié)議實【實驗?zāi)康?3【實驗意義【實驗環(huán)境【實驗原理recvfromsendto就可直接進行通信，更重要的是，面向連接時應(yīng)使SOCK_STREAMSOCK_DGRAMconnect等一系列通常在面向連DGRAM套接字嘗試建立連接，在通信STREAMrecvfrom和服務(wù)可以由另外類型的協(xié)議來實現(xiàn)在套接字這個應(yīng)用和傳輸層實體之間的（協(xié)議數(shù)據(jù)報套接字的服務(wù)由UDP協(xié)議提供而字節(jié)流套接字的服務(wù)則由TCP協(xié)議提【實驗方法sendtosendto用戶選擇發(fā)送或接收的狀態(tài)。如果用戶選擇接收（有兩種接收方式供選擇recvrecvfrom則程序會調(diào)用recvrecvfrom接收數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)打印【實驗【實驗步驟 下無連接客戶機和服務(wù)器程序，啟動sniffer捕獲報1000buffer【記錄】客戶機sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recvfrom執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的UDP報要信息（源、目的地址、報文大小1Mbuffer1M【記錄】客戶機sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recvfrom執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小重新啟動測試程序，測試接收緩沖區(qū)過小。客戶機發(fā)送1000字節(jié)，服務(wù)器設(shè)置999【記錄】客戶機sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recvfrom執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小測試文的合并情況?？蛻魴C連續(xù)三次發(fā)送，分別10、20和30字節(jié)，服務(wù)器在客戶buffer60字節(jié)，并進入接收狀態(tài)。【記錄】客戶機3次sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄服務(wù)器3次recvfrom執(zhí)行結(jié)果 錯誤類型【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小 下面向連接客戶機和服務(wù)器程序，啟動sniffer捕獲報1000buffer【記錄】客戶機send執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recv執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小1Mbuffer1M【記錄】客戶機send執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recv執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小重新啟動測試程序，測試接收緩沖區(qū)過小?？蛻魴C發(fā)送1000字節(jié)，服務(wù)器設(shè)置999recvfrom【記錄】客戶機send執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recv執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小測試文的合并情況?？蛻魴C連續(xù)三次發(fā)送，分別為10、20和30字節(jié)，服務(wù)器在客buffer60字節(jié)，并進入接收狀態(tài)?！居涗洝靠蛻魴C3次send執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器3次recv執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小為了便于進行源、目的地址限定的測試，使用3個測試程序，當其中一個與另一個啟動“實驗環(huán)節(jié)2.1” 號。啟動sniffer捕獲報文【記錄】程序1的地址和工作端口 【記錄】程序2的地址和工作端口 【記錄】程序3的地址和工作端口 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小12、3【記錄程序1向程序2sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】程序2recvfrom執(zhí)行結(jié)果 【記錄程序1向程序3sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】程序3recvfrom執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小1【記錄程序2向程序1sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】程序1recvfrom執(zhí)行結(jié)果 【記錄程序3向程序1sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】程序1recvfrom執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小send、recv函數(shù)的參數(shù)，得到結(jié)論a）在“實驗環(huán)節(jié) 下，分別用兩個VC集成環(huán)境打開server工程和client工【記錄】listen函數(shù)的返回值 【記錄】accept函數(shù)的返回值 ，錯誤類型 【記錄】recv函數(shù)的返回值 【記錄】connect函數(shù)的返回值 【記錄】send函數(shù)的返回值 a）在“實驗環(huán)節(jié)3.2” 下，分別用兩個VC集成環(huán)境打開server工程和client工程在面向連接的客戶機和服務(wù)器程序里，使用sendto函數(shù)和recvfrom函數(shù)【記錄】sendto函數(shù)的返回值 ，錯誤原因 【記錄】recvfrom函數(shù)的返回值 測試數(shù)據(jù)報套接字上使用 d等原語對源和目的地址的限定作用 下的3個無連接測試程序，啟動sniffer進行報文捕【記錄】3個測試程序的地址和工作的端IP端1send【記錄】send執(zhí)行結(jié)果 1connect2【記錄】connect執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小1sendconnectsend【記錄】send執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小2recvfrom【記錄】recvfrom執(zhí)行結(jié)果： 程序3執(zhí)行recvfrom【記錄】recvfrom執(zhí)行結(jié)果 1sendto3connectsendto【記錄】sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】由sniffer抓取的報要信息（源、目的地址、報文大小3recvfrom【記錄】recvfrom執(zhí)行結(jié)果： 程序2執(zhí)行recvfrom【記錄】recvfrom執(zhí)行結(jié)果 2sendconnect【記錄】程序2執(zhí)行send結(jié)果 2sendtop1【記錄】程序2執(zhí)行sendto結(jié)果： 程序1執(zhí)行recvfrom【記錄】程序1執(zhí)行recvfrom結(jié)果： 程序2執(zhí)行sendto，向p3發(fā)送數(shù)據(jù)【記錄】程序2執(zhí)行sendto結(jié)果： 程序3執(zhí)行recvfrom【記錄】程序3執(zhí)行recvfrom結(jié)果 3sendto1【記錄】程序3執(zhí)行sendto結(jié)果： 程序1執(zhí)行recvfrom【記錄】程序1執(zhí)行recvfrom結(jié)果： 程序3執(zhí)行sendto，向p2發(fā)送數(shù)據(jù)【記錄】程序3執(zhí)行sendto結(jié)果： 程序2執(zhí)行recvfrom【記錄】程序2執(zhí)行recvfrom結(jié)果 sendtorecvfromS分別運行“實驗環(huán)節(jié)4.2” 下的2個面向連接客戶機測試程序c1、c2和服務(wù)器s測【記錄】3個測試程序的地址和工作的端IP端sc1sendtos【記錄】c1執(zhí)行sendto結(jié)果 c1recvfron【記錄】c1執(zhí)行recvfrom結(jié)果 ，錯誤類型 c1connect，與服務(wù)器建立連接，c2執(zhí)行connectc1send，srecv【記錄】c1執(zhí)行send結(jié)果 【記錄】s執(zhí)行recv結(jié)果 c1sendtos發(fā)送數(shù)據(jù)，srecvfrom【記錄】c1執(zhí)行sendto結(jié)果 【記錄】s執(zhí)行recvfrom結(jié)果 c1使用sendto向c2發(fā)送數(shù)據(jù)，測試能否向第發(fā)送數(shù)【記錄】c1執(zhí)行sendto結(jié)果 c2【記錄】c2執(zhí)行recvfrom結(jié)果 ，錯誤類型 s【記錄】s執(zhí)行recvfrom結(jié)果 c2sendto向c1【記錄】c2執(zhí)行sendto結(jié)果 c1【記錄】c1執(zhí)行recvfrom結(jié)果 ，錯誤類型 recvfromsendto，能否獲得數(shù)據(jù)報服務(wù)。send、recv send1000recv，buffer【記錄】客戶機send執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recv執(zhí)行結(jié)果 send1Mrecv，buffer【記錄】客戶機send執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recv執(zhí)行結(jié)果 send1000recv，buffer【記錄】客戶機send執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recv執(zhí)行結(jié)果 send310、20、30字節(jié)，服務(wù)器在recv，buffer60字節(jié)【記錄】客戶機3次send執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器3次recv執(zhí)行結(jié)果 sendto、recvfrom 下面向連接客戶機和服務(wù)器測試程序recvfrom()1000字節(jié)；客sendto()1000字節(jié)。【記錄】客戶機sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recvfrom執(zhí)行結(jié)果 sendto1Mrecvfrom，buffer大1M【記錄】客戶機sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recvfrom執(zhí)行結(jié)果 【記錄】客戶機sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recvfrom執(zhí)行結(jié)果 sendto310、20、30字節(jié)，服務(wù)器recvfrom，buffer60字節(jié)【記錄】客戶機3次sendto執(zhí)行結(jié)果 【記錄】服務(wù)器recvfrom執(zhí)行結(jié)果 【實驗結(jié)果分【思考12、為什么對連接關(guān)系的限定服務(wù)在兩種套接字上都可以實現(xiàn)，但字節(jié)流服務(wù)基于select的多路復(fù)用程序設(shè)【實驗?zāi)康膕elect的多路復(fù)用程序基本流程【實驗意義【實驗環(huán)境【實驗原理1需要利用select函數(shù)向系統(tǒng)同時查詢多個套接字的狀態(tài)，當select返回時，會用體的狀態(tài)采取相應(yīng)的處理，如逐個從讀狀態(tài)隊列上的套接字中數(shù)據(jù)。readread2并返回一個確認信息，如“ackbyserver服務(wù)器不主動關(guān)閉套接字。服務(wù)器，3可以將多路復(fù)用程序結(jié)構(gòu)劃分為三個部分：初始化部分，包括建立套接select(}4、多路復(fù)用程序的之一－－套接字管理隊select之前程序都要根據(jù)套接字管理隊列中的套接字，生成三個狀態(tài)隊select循環(huán)結(jié)束前需要將上述三個狀態(tài)隊列清空，并重新填充隊列內(nèi)let隊列，也就無法同時了解多個套接字的狀態(tài)，達到多路復(fù)用的目的。5、多路復(fù)用程序的之二――套接字狀態(tài)處select則表明有新的連接接入，這時不是調(diào)用recv（）接收數(shù)據(jù)，而應(yīng)該調(diào)用 while(}}}}6主套接字能否正常工作：能否進入狀態(tài)，能否接收新的連7【實驗方法【實驗步驟1、根據(jù)課程和教案的相關(guān)內(nèi)容寫出基于select的多路復(fù)用服務(wù)器程序聽套接字，初始化套接字隊列；selectselect相關(guān)的形成套接字狀實現(xiàn)；完成該隊列的初始化、、刪除和遍歷操作。acceptselect(}FD_SETFD_ZEROselectFD_ISSETrebuildall（重構(gòu)全部）工具對工程進行編譯。記錄在編譯過程中遇到目標：得到正確的套接字標識符，并在綁定后正確地進入狀態(tài)再逐個查詢，最后從隊列中刪除它們，觀察、查詢和刪除操作下套接字隊列【實驗結(jié)果分（從實驗結(jié)果分析，究竟多路復(fù)用服務(wù)的特點是什么？哪些技術(shù)是關(guān)鍵【思考1、有人認為，假設(shè)套接字s上發(fā)生了讀事件，是通過select后發(fā)現(xiàn)sselect前，s已經(jīng)在讀狀態(tài)隊列上，沒隊列上加入各套接字。請問，這樣做將造成什么樣的，試舉一例來說明。2、如果把套接字放到寫狀態(tài)隊列上，會發(fā)現(xiàn)每次select后，各套接字3select及相關(guān)機制，該客戶機能夠達到什么樣的功能。換句話說，在哪種情形下，會在客戶機程序中設(shè)計基于select的【附B//server.cpp#include"winsock.h"#include"stdio.h"#pragmacomment(lib,"wsock32.lib")structsocket_list{SOCKETMainSock;intnum;SOCKETvoidinit_list(socket_list{intlist->MainSock=list->num=for(i=0;i<64;ilist->sock_array[i]=}}voidinsert_list(SOCKETs,socket_list{intfor(i=0;i<64;if(list->sock_array[i]==0){list->sock_array[i]=s;list->num+=1;}}}voiddelete_list(SOCKETs,socket_list{intfor(i=0;i<64;if(list->sock_array[i]==s){list->sock_array[i]=list->num-=1;}}}voidmake_fdlist(socket_list*list,fd_set{intfor(i=0;i<64;i++){if(list->sock_array[i]>}}}intmain(intargc,char*{SOCKETstructsockaddr_inser_addr,remote_addr;intlen;charbuf[128];WSADatawsa;intretval;structsocket_listsock_list;fd_setreadfds,writefds,exceptfds;timevaltimeout;intunsignedlongs=ser_addr.sin_family=AF_INET;ser_addr.sin_port=htons(0x1234);timeout.tv_sec=0;timeout.tv_usec=1;sock_list.MainSock=s;arg=1;retval=select(0,&readfds,&writefds,&exceptfds,&timeout);if(retval==SOCKET_ERROR){retval=WSAGetLastError();}len=sizeof(remote_addr);sock=accept(sock_list.MainSock,(sockaddr*)&remote_addr,&len);if(sock==SOCKET_ERROR)printf("accepta}for(i=0;i<64;i++){if(sock_list.sock_array[i]==0)sock=sock_list.sock_array[i];retval=recv(sock,buf,128,0);if(retval==0){printf("closeasocket\n");}elseif(retval==-retval=WSAGetLastError();if(retval==WSAEWOULDBLOCK)printf("closeasocket\n");}buf[retval]=0;send(sock,"ACKby}}}return}多線程并發(fā)服務(wù)器設(shè)【實驗?zāi)康?23、了解進程（線程）【實驗環(huán)境【實驗原理重復(fù)（循環(huán)）服務(wù)，主線線程的程序設(shè)計顯得較為簡潔。在執(zhí)行過程中由select機制下的因此六個參數(shù)只使用了兩個，還有一個是輸出參數(shù)，其余的3個參數(shù)可以填0dwThrdParam=hThread= //nosecurity //usedefaultstack //threadfunction //argumenttothreadfunction //usedefaultcreationflags //returnsthethread3字標識符傳遞給子線程，讓子線程控制這個連接上的通信，使用dwThrdParam參數(shù)在主、子線程之間傳遞套接字標識符?！緦嶒灧椒ㄔ谥屑夒A段的程序中設(shè)計主線線程的部分。利用對比實驗VCSpy工具觀察進程和線程的狀態(tài)?！緦嶒灢襟E實驗前可先利用MSDN或查閱相關(guān)書籍了解本實驗的重點實驗對象：，創(chuàng)建線程，服務(wù)器將在接受每個客戶的連接時創(chuàng)建一個新線程，線程執(zhí)行的線程獲得的套接字標識符不同，打印的結(jié)果也不同可以通過觀察這個結(jié)4～5個客戶機，觀察服務(wù)器多線程獨，CPUCPU停止測試，回到服務(wù)器工程，這一次改變線程執(zhí)行函數(shù)為server_proc（。CPU3CPU利用server_pro（5，體會多線程并發(fā)服務(wù)的效果?！緦嶒灲Y(jié)果分（提示：多線程并發(fā)服務(wù)的特點【思考1225的實驗現(xiàn)象和之前的哪個實驗的現(xiàn)象類似？為什么并發(fā)服務(wù)可以提供3、為什么利用spy看到的COSERVER的線程個數(shù)比實際因客戶連接而創(chuàng)建的線4有限狀態(tài)機與有狀態(tài)通【實驗?zāi)康摹緦嶒灜h(huán)境【實驗原理1－正在認證（等待用戶名、等待口令A(yù)RP2轉(zhuǎn)換：實體從一個狀態(tài)收到事件激勵進入下一個狀態(tài)，并動作的過程31TCP協(xié)議有限狀態(tài)機1狀 事{case1：case1；1；next_state＝2；}case}return}4發(fā)送方需要對幀進行，接收方會根據(jù)幀的序號判斷當前幀是否為重復(fù)幀，若5本實驗的目標是在客戶機和服務(wù)器之間以停等協(xié)議的方式傳遞一個文件snd.txt（該文件在實驗下，客戶機發(fā)送，服務(wù)器接收。實驗指導(dǎo)采用字節(jié)從文件中最多100字節(jié)interror_simulator(intprob)模擬，該函數(shù)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀/ACK幀1(%)～100(%)之間調(diào)整，返回值voiddelay_simulator（intmax_delay）模擬，該函數(shù)由接收ACK11秒的延時。調(diào)用delay_simulator就進行一段隨機延時。隨機延時將在0～max_delayACKerror_simulator來模擬信道出錯的情況（ACK幀也可能丟失?！緦嶒灧椒ā緦嶒灢襟E12根據(jù)停等協(xié)議狀態(tài)機做出接收方/3，停等協(xié)議需要對幀進行可以簡單設(shè)計幀格式為幀頭＋數(shù)據(jù)塊，幀多傳輸100字節(jié)。因此可以對數(shù)據(jù)幀做出如下定義：，structchartype;charsequence_num;01char}}4、程序框架（含事件產(chǎn)生本實驗著重通信過程因此關(guān)于建立連接及關(guān)閉連接的過程就采用之前waiteforaevent;caseX:state=x_fsm(event);caseY:state=…}}select后的讀狀態(tài)隊列中，則認為產(chǎn)生了一個接收事件。105.2selecttimeout5select返回值為0時，可以認為在5秒的計時時間內(nèi)沒有事件發(fā)生，當然也就沒有收到6{caseevent1:…next_state=y;caseevent2:…next_state=}return}7取的動作打印到日志文件—log.txt，可調(diào)用實驗提供的programlog（char*log_string）VCwindiffsnd.txtrx.txt，判斷是否正確接收。還可以結(jié)合客戶機和服務(wù)器的日志PROBDELAY多做幾次。89【實驗結(jié)果分（提示：利用狀態(tài)機設(shè)計、實現(xiàn)有狀態(tài)通信程序過程中有哪些重要的環(huán)節(jié)【思考【附件//server.cpp:Definestheentrypointfortheconsole#include"stdafx.h"#include"winsock.h"#include"stdio.h"#include"time.h"#include<sys/timeb.h>#defineSERVER_PORT0x1234#pragmacomment(lib,"wsock32.lib")#define #define #define //definetheprobability#definePROB1#defineTIMEOUT5structPDU{charcharsequence_num;charlen;char#defineHEADSIZE3FILE*Fid,*LogFid;SOCKETs,ns;intintR1_fsm(intevent);intR0_fsm(intevent);intStart_fsm(intevent);voidProgramLog(char*Event,char*Data);voiddelay_simulator(intmaxdelay);interror_simulator(intintmain(intargc,char*{intretval;intunsignedlongfd_setread_list;intevent;WSADatawsa;timevaltimeout;//openlogLogFid=s=server.sin_family=AF_INET;server.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);server.sin_port=htons(0x1234);len=ns=accept(s,(sockaddr*)&remote,&len);if(ns<=0)return0;ProgramLog("acceptaarg=1;Fid=fopen("rx.txt","wb");if(Fid==NULL){printf("can`topenfile\n");return0;}timeout.tv_usec=0;retval=select(0,&read_list,NULL,NULL,&timeout);if(retval==SOCKET_ERROR)if(retval==}retval=recv(ns,(char*)&recvbuf,sizeof(recvbuf),0);if(retval<=0){retval=WSAGetLastError();if(retval==WSAEWOULDBLOCK)gotoend;}if(recvbuf.type==if(recvbuf.sequence_num==0){ProgramLog("Recvframe0",NULL);event=EVENT_RECV0;}elseif(recvbuf.sequence_num==1){event=EVENT_RECV1;ProgramLog("Recvframe1",NULL);}}

}

casestate=Start_fsm(event);casestate=R0_fsm(event);casestate=R1_fsm(event);}return0;}intStart_fsm(int{intcaseEVENT_RECV0://sendacksendbuf.type=FRAME_ACK;sendbuf.len=3;if(error_simulator(PROB)==FALSE){ProgramLog("SendACK",NULL);ProgramLog("SendACK","ButcaseEVENT_RECV1://sendacksendbuf.type=FRAME_ACK;sendbuf.len=3;if(error_simulator(PROB)==FALSE){ProgramLog("SendACK",NULL);ProgramLog("SendACK","Butlost");next_state=STATE_RECV1;}return}intR0_fsm(int{intcase//duplicateProgramLog("Dicardframe//sendsendbuf.type=FRAME_ACK;sendbuf.len=3;if(error_simulator(PROB)==FALSE){ProgramLog("SendACK",NULL);ProgramLog("SendACK","ButcaseEVENT_RECV1://sendacksendbuf.type=FRAME_ACK;sendbuf.len=3;if(error_simulator(PROB)==FALSE){ProgramLog("SendACK",NULL);ProgramLog("SendACK","Butlost");next_state=STATE_RECV1;}return}intR1_fsm(int{intcaseEVENT_RECV0://sendacksendbuf.type=FRAME_ACK;sendbuf.len=3;if(error_simulator(PROB)==FALSE){ProgramLog("SendACK",NULL);ProgramLog("SendACK","Butlost");next_state=STATE_RECV0;case//duplicateProgramLog("Dicardframe//sendsendbuf.type=FRAME_ACK;sendbuf.len=3;if(error_simulator(PROB)==FALSE){ProgramLog("SendACK",NULL);ProgramLog("SendACK","But}return}interror_simulator(int{if(rand()*100/RAND_MAX<prob){returnTRUE;}}

returnvoiddelay_simulator(int{//fd_setread_list;intdelay;timevaltimeout;fd_setreadlist;SOCKETss;charss=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);delay=rand()*maxdelay/RAND_MAX;c