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基于socket的文件传输软件的设计与实现.doc

发布时间：2022-06-15 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.32M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1.概述
    2.系统体系结构
    2.1面向TCP系统调用时序图
    2.2面向UDP系统调用时序图
    3.功能实现
    3.1公共类设计
    3.1.1 IP地址操作类
    3.1.2 DNS相关类
    3.2 TCP文件传输
    3.2.1 服务器端
    3.2.2 客户端
    3.3 UDP文件传输
    3.3.1 服务器端
    3.3.2 客户端
    3.4线程池
    3.5其它
    4.试验结果
    5．思考
    6．结论和收获
    哈尔滨工业大学课程结业报告 姓 学 名： 号： 所学专业： 课程名称： 提交日期： 陈 琳 09S003158 计算机科学与技术 网络程序设计 2009-12-20
    目录 1.基于 TCP/IP 及 UDP 的通信传输概述 .................................. 1 2.系统体系结构………………………………………………………………………3 2.1 面向 TCP 连接系统调用过程 .................................... 4 2.2 面向 UDP 连接系统调用过程 .................................... 5 3.系统要求与功能实现 ............................................... 5 3.1 公共类设计 .................................................. 5 3.1.1 IP 地址操作类 ..........................................5 3.1.2 DNS 相关类 .............................................6 3.2 TCP 文件传输 ................................................ 7 3.2.1 服务器端 .............................................. 7 3.2.2 客户端 ................................................ 8 3.3 UDP 文件传输 ................................................ 9 3.3.1 服务器端 ............................................. 10 3.3.2 客户端 ............................................... 11 3.4 线程池 ..................................................... 11 3.5 其它 ....................................................... 12 4.试验结果 ........................................................ 12 5．思考 ........................................................... 14 6．结论和收获 ..................................................... 15 基于 socket 套接字的文件传输软件的设计与实现 1. 概述 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写，中文译 名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是 Internet 1
    最基本的协议、Internet 国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的 IP 协议和传输层的 TCP 协议组成的。TCP/IP 协议使用范围极广，是目前异种网络 通信使用的唯一协议体系，适用于连接多种机型，既可用于局域网，又可用于广 域网，许多厂商的计算机操作系统和网络操作系统产品都采用或含有 TCP/IP 协 议。TCP/IP 协议已成为目前事实上的国际标准和工业标准。基于 TCP/IP 协议组 的网络模型分为应用层、传输层、网络层、链路层和物理层这样五个层次。TCP/IP 协议组位于应用程序和硬件之间，指挥数据在网络各层中传递。其中传输层的协 议包括传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP) ，它们都建立在 IP 协议的基 础上，其中 TCP 提供可靠的面向连接服务，UDP 提供简单的无连接服务。传输层 提供端到端，即应用程序之间的通信，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失 重传等。TCP 协议是面向连接的协议,它提供可靠的字节流服务,在进行数据传输 之前必须先建立连接,经三次握手确定后才开始数据传送。UDP 进行数据报传输 使用的是不可靠、无连接的协议。网络层包括互连网协议 IP，互连网控制报文 协议 ICMP 和互连网组管理协议 IGMP。其中 IP 协议完成大部分的工作，负责数 据传输和路由的选择等。I P 报头中的地址和网卡相联系( 具体还涉及地址解析 和反向地址解析协议)，TCP 、UDP 报头中的端口号侧对应着网络主机上不同的 程序。TCP/IP 体系结构如图一所示： 2
    图一 TCP/IP 体系结构 Socket 通常也称作"套接字"，用于描述 IP 地址和端口，是一个通信链的句 柄。应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。Socket 接 口是 TCP/IP 网络的 API，Socket 接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它 们来开发 TCP/IP 网络上的应用程序。尽管 TCP/IP 协议的名称中只有 TCP 这个协 议名，但是在 TCP/IP 的传输层同时存在 TCP 和 UDP 两个协议。 TCP 是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过 TCP 协议传输，得到的是 一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个 socket 之间必须建 立连接，以便在 TCP 协议的基础上进行通信，当一个 socket（通常都是 server socket）等待建立连接时，另一个 socket 可以要求进行连接，一旦这两个 socket 连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送或接收操作。 UDP 是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源 地址或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的 地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。 本文在 Scoket 原理基础上，基于.NET 平台，利用线程池技术，设计并实现 了分别面向 TCP 和 UDP 的可靠文件传输软件。 2. 系统体系结构 根据采用的协议不同，本软件分为基于 TCP 文件传输和基于 UDP 的可靠文 件传输。在 TCP/IP 网络中两个进程间的相互作用的主机模式是 C/S。在操作过 程中采取的是主动请示方式： 首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务： 1、打开一通信通道并告知本地主机，它在某一个公认地址上接收客户请求； 2、等待客户请求到达该端口； 3、接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号； 4、返回第 2 步，等待另一客户请求； 5、关闭服务器。 客户端： 3
    1、打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口； 2、向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求…… 3、请求结束后关闭通信通道并终止。 2.1 面向 TCP 系统调用时序图 图二 面向 TCP 的系统时序图 4
    2.2 面向 UDP 系统调用时序图 图三 面向 UDP 的系统时序图 3.功能实现 3.1 公共类设计 软件设计时，TCP 和 UDP 的服务器端为统一界面，客户端为统一界面。即服 务器端既能够接受 TCP 连接，也能通过 UDP 进行接收；客户端可以通过 TCP 和 UDP 进行传输。 3.1.1 IP 地址操作类 1、IPAddress 类 在该类中有一个 Parse()方法，可以把点分的十进制 IP 表示转化 IPAddress 类，方法如下： IPAddress address = IPAddress.Parse(“192.168.100.39”)； IPAddress 提供 4 个只读字段 Any 用于代表本地系统可用的任何 IP 地址 Broadcase 用于代表本地网络的 IP 广播地址 5
    Loopback 用于代表系统的回送地址 None 用于代表系统上没有网络接口 其中 IPAddress.Any 最常用可以用来表示本机上所有的 IP 地址，这对于 socket 服务进行侦听时便使用，不用对每个 IP 进行侦听了。 2、IPEndPoint 类 通过二种构造方法来创建 IPEndPoint 类： a、IPEndPoint(long address, int port) b、IPEndPoint(IPAddress address, int port) 它有四个属性： Address AddressFamily Port MaxPort MinPort IPEndPoint 是一个 IP 地址和端口的绑定，可以代表一个服务，用来 Socket 通讯。 3.1.2 DNS 相关类 DNS 类有四个静态方法，来获取主机 DNS 相关信息： 1、GetHostName() 通过 Dns.GetHostName()可以获得本地计算机的主机名 2、GetHostByName() 根据主机名称，返回一个 IPHostEntry 对象： IPHostEntry GetHostByName(string hostName)。其中 IPHostEntry 把一个 DNS 主机名与一个别名和 IP 地址的数组相关联，包含三个属性： AddressList：一个 IPAddress 对象的数组 Aliases：一个字符串对象数组 HostName：一个用于主机名的字符串对象 3、GetHostByAddress() 类似于 GetHostByName()，只不过这里的参数是 IP 地址，而不是主机名， 也返回一个 IPHostEntry 对象。 IPHostEntry GetHostByAddress(IPAddress address) IPHostEntry GetHostByAddress(string address) 6
    4、Resolve() 当不知道输入的远程主机的地址是哪种格式时（主机名或 IP 地址），用 以上的二种方法来实现，可能还要通过判断客户输入的格式，才能正确使用，但 Dns 类提供一更简单的方法 Resolve()，该方法可以接受或者是主机名格式或者 是 IP 地址格式的任何一种地址，并返回 IPHostEntry 对象。 3.2 TCP 文件传输 3.2.1 服务器端 1、创建 IPEndPoint 实例，用于 Socket 侦听时绑定： IPEndPoint ipep = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 7000); 2、创建套接字实例： serverSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketT ype.Stream, ProtocolType.Tcp)； 这里创建的时候用 ProtocolType.Tcp， 表示建立一个面向连接(TCP)的 Socket。 3、将所创建的套接字与 IPEndPoint 绑定： serverSocket.Bind(ipep)。 4、设置套接字为收听模式： serverSocket.Listen(10)。 5、在套接字上接收接入的连接 在此使用.net 的线程池类，默认情况下创建 25 个线程。从线城池中获取一 个线程来处理客户端请求。ThreadPool.QueueUserWorkItem。 6、在套接字上接受客户端发送的信息 部分代码： BinaryReader reader = new BinaryReader(client.GetStream()); string filename = reader.ReadString(); long total = reader.ReadInt64(); string saveAs = GetSaveFile(filename); FileStream fs = File.Create(saveAs); try { byte[] buffer = new byte[8192]; 7
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