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1、 湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 计算机与通信学院 学院（系、部） 2013 2014 学年第 1 学期 课程名称 网络协议分析 指导教师 李建设 职称 副教授 学生姓名 专业班级 网络工程 学号 题 目 基于UDP协议网上聊天程序 成 绩 起止日期 2013 年 11 月 25 日 2013 年 12 月 13 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书2课程设计说明书3456课程设计任务书2013 2014学年 第 1 学期学院（系、部） 计算机与通信学院 专业 网络工程 班级 102 课程名称： 网络工程 学生姓名： 设计题目： 基于UDP协议网上聊天程序 指
2、导教师： 李建设 完成期限：自 2013 年 11 月 25 日至 2013 年 12 月 13 日 共 3 周内容及任务一、设计内容实现一个基于UDP协议的简单的聊天程序，包括服务器和客户端。1. 支持多人聊天。2. 客户端具有图形化用户界面。二、设计任务课程设计说明书（纸质+电子版），内容包括：设计内容、系统分析(包括可行性分析、需求分析等)及功能分析；系统设计（要求画出系统整体功能框图、流程图、并给出相应地关键的代码且对所使用的主要数据结构进行说明等。）、设计总结（评价/遇到的问题/体会/建议等）、使用说明等。三、设计要求1. 按功能要求开发系统，能正确运行。程序代码书写规范，有充足的注
3、释。2. 课程设计所使用的编程语言任选，但建议使用C或C+；3. 绿色软件：程序运行不需安装，避免写系统和注册表；进度安排起止日期工作内容2013-11-252013-11-30选题2013-12-12013-12-3系统分析和设计；2013-12-42013-12-8熟悉软件开发工具、编码系统、系统测试2013-12-92013-12-13撰写并提交课程设计说明书 (含电子文档)、源程序等。主要参考资料1 （美）W.Rechard Steven著,范建华等译,TCP/IP详解卷1:协议，机械工业出版社, 2000.42（美）Douglas E.Comer著,林瑶等译,用TCP/IP进行网际互
4、联第1卷-原理、协议与结构（第5版, 电子工业出版社）2007.2；3 (荷) Andrew S.Tanenbaum著,潘爱民译. 计算机网络(第4版),清华大学出版社, 20044谢希仁著.计算机网络(第5版) ,电子工业出版社, 2008.15吴功宜等著.计算机网络课程设计，机械工业出版社，2005指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日2课程设计说明书 课程名称： 网络协议分析 设计题目： 基于UDP协议网上聊天程序 专 业： 班级： 学生姓名: 学 号: 指导教师: 李建设 2013年 12 月 13 日目录1 课程设计简介41.1 课程设计的目的41.2
5、课程设计内容42课程设计实现过程52.1 协议原理52.2 客户机/服务器模式72.3 关键技术82.4 流程图102.5 系统结构图112.6 程序调试及界面效果图112.7 源代码153设计总结224参考文献23.23.1 课程设计简介1.1 课程设计的目的 开发一个专用于实现两台计算机之间即时通讯的软件，以方便两台或两台以上的计算机之间信息的交流。，在连接并通信时，尤其是近程的即时通讯，彻底的脱离了远程的服务器，避免了和远程服务器连接时过多的浪费网络资源。并且避免了服务器忙或与服务器无法连接时，浪费过多时间用于和服务器建立连接！因此，这个软件是极具适应性和实用性的即时通讯软件！本次课程设
6、计的目的是学习基于UDP协议实现网络聊天程序，已达到学会面向无连接方式的程序设计方法，并理解网络编程中面向无连接的概念。1.2 课程设计内容 1.实现一个基于UDP协议的简单的聊天程序，包括服务器和客户端。 2.支持多人聊天。 3.客户端具有图形化用户界面。 2课程设计实现过程2.1 协议原理 UDP协议的全称是用户数据报协议，在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在OSI模型中，在第四层传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传
7、输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。 UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，它主要用于不要求分组顺序到达的传输中，分组传输顺序的检查与排序由应用层完成，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。UDP 协议基本上是IP协议与上层协议的接口。UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。 与所熟知的TCP（传输控制协议）协议一样，UDP协议直接位于IP（网际协议）协议的顶
8、层。根据OSI（开放系统互连）参考模型，UDP和TCP都属于传输层协议。 UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式。一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据包的前8个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。 UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接（当然发送数据结束时也没有连接可释放）因此减少了开销和发送数据之前的时延。 UDP使用的是尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表。 UDP是面向报文的。发送方的UDP对应程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而
9、是保留这些报文的边界。 UDP是定义用来在互连网络环境中提供数据报交换的计算机通信的协议。此协议默认是IP下层协议。此协议提供了向另一用户程序发送信息的最简便的协议机制，不需要连接确认和保护复制，所以在软件实现上比较简单，需要的内存空间比起TCP相对较小。UDP包头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节。 （1）源端口号（16位）：UDP数据包的发送方使用的端口号。 （2）目标端口号（16位）：UDP数据包的接收方使用的端口号。UDP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道。UDP和rap协议正是采用这一机制，实现对同一时刻内多项应用同时发送和接收数据的支持。 （3）数据报长度（16
10、位）。数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总的字节数。理论上，包含报头在内的数据包的最大长度为65535字节。不过，一些实际应用往往会限制数据包的大小，有时会降低到8192字节。 （4）校验值（16位）。UDP协议使用包头中的校验值来保证数据的安全。（正文字体要求为宋体，字号为小四，行间距20磅，每段前空2字符）2.2 客户机/服务器模式 由于这次课程设计是实现点到点的可靠连接，所以在此使用UDP连接方式。在这个连接中，双方分为客户和服务器，他们各自的功能不同。客户机一方，UDP应用程序功能如下：（1） 打开通信信道（申请一套接字），并连接到服务器在主机的保留端口，该端口对应服务器的UDP
11、进程。（2） 向服务器发出请求报文，等待接收应答。（3） 从服务器方收到最终应答结果，或在不再请求时关闭信道并终止客户机进程。服务器一方，UDP应用程序动作如下：（1） 打开通信信道（申请一套接字），通知本地主机在某一保留端口接收客户机请求。（2） 等待客户请求到达指定端口。（3） 接收到请求，启动一新进程处理用户请求，同时释放旧进程以响应新的客户请求，一旦服务完成，关闭新进程与客户的通信链路。（4） 继续等待客户机请求。（5） 如果不想响应客户机请求，关闭服务器进程。2.3 关键技术Socket又称作套接字，它是使用标准Unix文件描述符(filedescriptor)和其它程序通讯的方式。
12、使用send()和recv()让你更好的控制数据传输。在Java 网络编程中，socket相当于应用程序的港口码头；在计算机网络中，套接字由ip地址和端口号组成，为进程之间通信提供地址。两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信，应用进程之间的通信又称为端到端的通信。为应用进程之间的通信提供运输服务的是运输层的运输协议，运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP。 在Java中，用于实现基于UDP的聊天程序，使用两个重要的类（DatagramSocket类和DatagramPacket类）。DatagramSocket类表示用来发送和接收数据报包的套接字。数据报套接字是包投递服务的发送或接收点。每个在数据报套接字上发送或接收的包都是单独编址和路由的。从一台机器发送到另一台机器的多个包可能选择不同的路由，也可能按不同的顺序到达。 在DatagramSocket上总是启用UDP广播发送。为了接收广播包，应该将 DatagramSocket绑定到通配符地址。在某些实现中，将DatagramSocket绑定到一个更加具体的地址时广播包也可以被接收。DatagramPacket类表示数据报包。 数据报包用来实现无连接包投递服务。每条报文
