UDPTCP客户服务员程序设计

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1、一、实验目的一、实验目的1、理解进程通信的原理及通信过程 2、掌握基本的网络编程方法 二、实验要求二、实验要求1、进一步掌握 UDP 及 TCP 协议的工作原理 2、掌握 SOCKET 编程的基本方法 3、学习应用 C 语言与 WinSock2 进行简单的无连接的网络程序设计，实现网络 数据传输 4、学习应用 C 语言与 WinSock2 进行简单的面向连接的网络程序设计，实现网 络数据传输 三、实验原理三、实验原理1 1、关于使用套接字编程的一些基本概念、关于使用套接字编程的一些基本概念 （a a）半相关与全相关）半相关与全相关 半相关半相关 在网络中用一个三元组可以在全局唯一标志一个进程：

2、 （协议，本地地址，本地端口号） 这样一个三元组，叫做一个半相关（half-association），它指定连接的 每半部分。 全相关全相关 一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成，并且只能使用同一种高 层协议。 也就是说，不可能通信的一端用 TCP 协议，而另一端用 UDP 协议。因 此一个完整的网间通信需要一个五元组来标识：（协议，本地地址，本地端口号，远地地址，远地端口号） 这样一个五元组，叫做一个相关（association），即两个协议相同的半相关才能组合成一个合适的相关，或完全指定组成一连接。 (b)TCP/IP(b)TCP/IP 协议的地址结构为：协议的地址结构为： struc

3、t sockaddr_in short sin_family; /*AF_INET*/ u_short sin_port; /*16 位端口号，网络字节顺序*/ struct in_addr sin_addr; /*32 位 IP 地址，网络字节顺序*/ char sin_zero8; /*保留*/ (c)(c)套接字类型套接字类型 TCP/IP 的 socket 提供下列三种类型套接字。 流式套接字（流式套接字（SOCK_STREAMSOCK_STREAM） 提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复地发送， 且按发送顺序接收。内设流量控制，避免数据流超限；数据被看作是字节流

4、， 无长度限制。文件传送协议（FTP）即使用流式套接字。 数据报式套接字（数据报式套接字（SOCK_DGRAMSOCK_DGRAM）提供了一个无连接服务。数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证， 数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。网络文件系统（NFS）使用数据报式 套接字。原始式套接字（原始式套接字（SOCK_RAWSOCK_RAW）该接口允许对较低层协议，如 IP、ICMP 直接访问。常用于检验新的协议 实现或访问现有服务中配置的新设备。 (d)(d)基本套接字系统调用基本套接字系统调用 为了更好地说明套接字 编程原理，下面给出几个基本套接字系统调用说明。(1)创建套接字socket(

5、)应用程序在使用套接字前，首先必须拥有一个套接字，系统调用 socket()向 应用程序提供创建套接字的手段，其调用格式如下：SOCKET socket(int af, int type, int protocol); 该调用要接收三个参数：af、type、protocol。参数 af 指定通信发生的区 域， UNIX 系统支持的地址族有：AF_UNIX、AF_INET、AF_NS 等，而 DOS、WINDOWS 中 仅支持 AF_INET，它是网际网区域。因此，地址族与协议族相同。参数 type 描 述要建立的套接字的类型。参数 protocol 说明该套接字使用的特定协议，如 果 调用者不

6、希望特别指定使用的协议，则置为 0，使用默认的连接模式。根据 这三 个参数建立一个套接字，并将相应的资源分配给它， 同时返回一个整型 套接字号。因此，socket()系统调用实际上指定了相关五元组中的“协议”这 一元。 (2)指定本地地址bind() 当一个套接字用 socket()创建后，存在一个名字空间(地址族),但它没有被命 名。bind()将套接字地址（包括本地主机地址和本地端口地址）与所创建的套 接字号联系起来，即将名字赋予套接字，以指定本地半相关。其调用格式如下：int bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int nam

7、elen); 参数 s 是由 socket() 调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)。 参数 name 是赋给套接字 s 的本地地址（名字），其长度可变，结构随通信域的 不同而不同。namelen 表明了 name 的长度。如果没有错误发生，bind()返回 0。否则返回值 SOCKET_ERROR。 地址在建立套接字通信过程中起着重要作用， 作为一个网络应用程序设计者对套接字地址结构必须有明确认识。 (3)建立套接字连接connect()与 accept() 这两个系统调用用于完成一个完整相关的建立，其中 connect()用于建立连接。 无连接的套接字进程也可以调用 conne

8、ct()，但这时在进程之间没有实际的报 文交换，调用将从本地操作系统直接返回。这样做的优点是程序员不必为每一 数据指定目的地址，而且如果收到的一个数据报，其目的端口未与任套接字建 立“连接”，便能判断该端口不可操作。而 accept()用于使服务器等待来自某 客户进程的实际连接。connect()的调用格式如下： int connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen); 参数 s 是欲建立连接的本地套接字描述符。参数 name 指出说明对方套接字 地 址结构的指针。对方套接字地址长度由 namelen 说明。如果没有

9、错误发生， connect()返回 0。否则返回值 SOCKET_ERROR。在面向连接的协议中，该调用导 致本地系统和外部系统之间连接实际建立。由于地址族总被包含在套接字地址 结构的前两个字节中，并通过 socket()调用与某个协议族相关。因此 bind() 和 connect()无须协议作为参数。 accept()的调用格式如下：SOCKET accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR* addr,int FAR* addrlen); 参数 s 为本地套接字描述符，在用做 accept() 调用的参数前应该先调用过 listen()。 addr 指向客户方套接

10、字地址结构的指针， 用来接收连接实体的地址。addr 的 确切格式由套接字创建时建立的地址族决定。addrlen 为客户方套 接字地址的 长度（字节数）。如果没有错误发生，accept()返回一个 SOCKET 类型的值，表 示接收到的套接字的描述符。否则返回值 INVALID_SOCKET。 accept()用于面 向连接服务器。参数 addr 和 addrlen 存放客户方的地址信息。调用前，参数 addr 指向一个初始值为空的地址结构，而 addrlen 的初始值为 0； 调用 accept() 后，服务器等待从编号为 s 的套接字上接受客户连接请求，而连接请 求是由客户方的 conne

11、ct()调用发出的。当有连接请求到达时， accept()调用 将请求连接队列上的第一个客户方套接字地址及长度放入 addr 和 addrlen，并 创建一个与 s 有相同特性的新套接字号。新的套接字可用于处理服务器并发请 求。四个套接字系统调用，socket()、bind()、connect()、accept()，可以 完成一个完全五元相关的建立。socket()指定五元组中的协议元，它的用法与 是否为客户或服务器、是否面向连接无关。bind()指定五元组中的本地二元， 即本地主机地址和端口号，其用法与是否面向连接有关：在服务器方，无论是 否面向连接，均要调用 bind() ；在客户方，若采

12、用面向连接，则可以不调用 bind()，而通过 connect()自动完成。若采用无连接，客户方必须使用 bind() 以获得一个唯一的地址。 以上讨论仅对客户/服务器模式而言，实际上套接字 的使用是非常灵活 的，唯一需遵循的原则是进程通信之前，必须建立完整的相 关。 (4)监听连接listen() 此调用用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。listen()需在 accept()之 前调用，其调用格式如下： int listen(SOCKET s, int backlog); 参数 s 标识一个本地已建立、尚未连接的套接字号， 服务器愿意从它上面 接 收请求。 backlog 表示请求连接

13、队列的最大长度， 用于限制排队请求的个数， 目前允许的最大值为 5。如果没有错误发生，listen()返回 0。否则它返回 SOCKET_ERROR。listen()在执行调用过程中可为没有调用过 bind() 的套接字 s 完成所必须的连接，并建立长度为 backlog 的请求连接队列。调用 listen() 是服务器接收一个连接请求的四个步骤中的第三步。它在调用 socket() 分配 一个流套接字，且调用 bind()给 s 赋于一个名字之后调用，而且一定要在 accept()之前调用。 (5)数据传输send()与 recv() 当一个连接建立以后，就可以传输数据了。常用的系统调用有

14、send() 和 recv()。send() 调用用于在参数 s 指定的已连接的数据报或流套接字上发送输 出数据，格式如下： int send(SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags); 参数 s 为已连接的本地套接字描述符。buf 指向存有发送数据的缓冲区的 指针， 其长度由 len 指定。flags 指定传输控制方式，如是否发送带外数据等。如果 没有错误发生，send()返回总共发送的字节数。否则它返回 SOCKET_ERROR。ecv()调用用于在参数 s 指定的已连接的数据报或流套接字上接收输入数据，格式如下： int rec

15、v(SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags); 参数 s 为已连接的套接字描述符。buf 指向接收输入数据缓冲区的指针，其长 度由 len 指定。flags 指定传输控制方式，如是否接收带外数据等。如果没有 错误发生，recv()返回总共接收的字节数。如果连接被关闭，返回 0。否 则它 返回 SOCKET_ERROR。 (6)输入/输出多路复用select() select()调用用来检测一个或多个套接字的状态。对每一个套接字来说，这个 调用可以请求读、写或错误状态方面的信息。请求给定状态的套接字集合由一 个 fd_set 结构指示。在返回时，此

16、结构被更新，以反映那些满足特定条件的套 接字的子集，同时， select()调用返回满足条件的套接字的数目，其调用格式 如下： int select(int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds,fd_set FAR * exceptfds, const struct timeval FAR * timeout); 参数 nfds 指明被检查的套接字描述符的值域，此变量一般被忽略。参数 readfds 指向要做读检测的套接字描述符集合的指针，调用者希望从中读取数 据。 参数 writefds 指向要做写检测的套接字描述符集合的指针。exceptfds 指向要检测是否出错的套接字描述符集合的指针。timeout 指向 select()函数 等待的最大时间，如果设为 NULL 则为阻塞操作。select()返回包含在 fd_set