tcp課程設(shè)計(jì)--網(wǎng)絡(luò)聊天室

1、<p><b>　　通信工程學(xué)院</b></p><p>　　題 目 網(wǎng)絡(luò)聊天室的設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 名 稱 通信應(yīng)用軟件課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè) 多媒體通信 </p><p>　　班 級(jí)

2、 媒通111 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.概述3</b></p><p><b>　?。?設(shè)計(jì)介紹5</b></p><p><b>　　2.1功能描述5</b>&l

3、t;/p><p><b>　　2.2流程圖6</b></p><p>　　3.程序?qū)崿F(xiàn)（關(guān)鍵代碼解釋）10</p><p>　　4.功能演示（說(shuō)明）13</p><p>　　5.總結(jié)與展望14</p><p><b>　　1.概述</b></p><p

4、><b>　　1.1系統(tǒng)概述</b></p><p>　　Linux是一種針對(duì)PC計(jì)算機(jī)和工作站得操作系統(tǒng)。他具有像Windows和Mac那樣的功能齊全的圖形用戶界面。由于Linux的開(kāi)源的特點(diǎn)，越來(lái)越多的人轉(zhuǎn)而使用Linux作為PC機(jī)得操作系統(tǒng)。</p><p>　　Linux系統(tǒng)支持三種并發(fā)方式：多進(jìn)程、多線程、以及I/O多路復(fù)用。而多線程技術(shù)是并行技術(shù)中開(kāi)

5、銷較小，效率較高的一種方式，與其他兩種方式相比，線程占用更少的系統(tǒng)資源，而且效率更高，是并發(fā)技術(shù)中最常用的方式。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)聊天程序是目前應(yīng)用極為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)軟件，對(duì)于方便人們的交流溝通非常有效，同時(shí)，作為一種典型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，編寫網(wǎng)絡(luò)聊天程序是學(xué)習(xí)基于Linux的網(wǎng)絡(luò)編程的有效方法。</p><p>　　服務(wù)器端：循環(huán)等候客戶連接請(qǐng)求，一旦有客戶連接請(qǐng)求，開(kāi)啟一個(gè)子線程接受

6、并處理客戶請(qǐng)求，接受來(lái)自客戶的信息。然后將客戶信息反轉(zhuǎn)后再返回給客戶端。主線程繼續(xù)等待其他客戶請(qǐng)求。服務(wù)器具有同時(shí)處理多個(gè)用戶的能力。</p><p>　　客戶端：首先與服務(wù)器建立連接，然后向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，接受服務(wù)器的反饋信息并顯示，之后繼續(xù)等待用戶輸入直至用戶輸入ctrl+D結(jié)束通信?？蛻舳私拥捷斎隿trl+D后，客戶端關(guān)閉連接并退出。</p><p>　　本次課題設(shè)計(jì)是在使用

7、Linux線程和Socket接口的基礎(chǔ)上，編寫網(wǎng)絡(luò)聊天程序，從而掌握Linux應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的基本方法，練習(xí)Linux線程及Socket編程的方法，從而將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。</p><p><b>　　1.2課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通信應(yīng)用軟件課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握套接字的基本概念，結(jié)合實(shí)際的操作和設(shè)計(jì)，鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容

8、。學(xué)生在掌握TCP/IP協(xié)議及Socket編程原理和技術(shù)的基礎(chǔ)上，將理論與實(shí)際相結(jié)合，應(yīng)用現(xiàn)有的程序開(kāi)發(fā)工具，規(guī)范、科學(xué)地完成一個(gè)接近實(shí)際的應(yīng)用程序，把理論課與實(shí)驗(yàn)課所學(xué)內(nèi)容做一個(gè)綜合，并在此基礎(chǔ)上強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)、提高其實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。</p><p><b>　　1.3課程設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　綜合運(yùn)用本課程及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)并實(shí)

9、現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序或?qū)δ骋挥?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行程序分析。安排1周的時(shí)間進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，一般1人為一組。如果涉及到應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，可擴(kuò)充到2～4人一組，采用自由分組、推選組長(zhǎng)的形式，由課代表將分組情況報(bào)到教師處。</p><p><b>　　要求如下：</b></p><p>　　(1) 充分認(rèn)識(shí)課程設(shè)計(jì)對(duì)培養(yǎng)自己動(dòng)手能力的重要性，認(rèn)真做好設(shè)計(jì)前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作；<

10、/p><p>　　(2) 充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，結(jié)合課題，獨(dú)立思考，努力鉆研，勤于實(shí)踐，勇于創(chuàng)新；</p><p>　　(3) 按時(shí)完成規(guī)定的工作任務(wù)，不得弄虛作假，不準(zhǔn)抄襲他人內(nèi)容，否則成績(jī)以不及格計(jì)；</p><p>　　(4) 課程設(shè)計(jì)期間，無(wú)故缺席按曠課處理； </p><p>　　(5) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要嚴(yán)格要求自己，樹立嚴(yán)肅、嚴(yán)密、嚴(yán)謹(jǐn)

11、的科學(xué)態(tài)度，必須按時(shí)、按質(zhì)、按量完成課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　(6) 小組成員之間，分工明確，但要保持聯(lián)系暢通，密切合作，培養(yǎng)良好的互相幫助和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。</p><p><b>　　1.4課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)聊天室設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　采用客

12、戶/服務(wù)器模式，分為客戶端程序和服務(wù)器端程序。服務(wù)器采用I/O模型中的任一種，支持多個(gè)客戶同時(shí)在線聊天。客戶端程序和服務(wù)器程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換聊天字符串內(nèi)容，服務(wù)器窗口的列表框中顯示當(dāng)前在線用戶，支持客戶端之間的私聊（可以通過(guò)服務(wù)器中轉(zhuǎn)，或考慮UDP直接建立端端連接）。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)介紹</b></p><p><b>　　2.1功能描述&l

13、t;/b></p><p>　　2.1.1 轉(zhuǎn)發(fā)信息模塊</p><p>　　服務(wù)器定義readMessage函數(shù)用于存儲(chǔ)要求請(qǐng)求連接的用戶名，客戶發(fā)送的信息，該消息服務(wù)器、客戶端共享，客戶端讀取該信息，從而實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)發(fā)。</p><p>　　2.1.2 用戶登錄模塊</p><p>　　用戶輸入用戶名、服務(wù)器ip地址及密碼，如果通過(guò)合

14、法性檢測(cè)，則可進(jìn)入聊天主界面與其他人進(jìn)行聊天。</p><p>　　2.1.3 群聊模塊</p><p>　　客戶端點(diǎn)擊“發(fā)送信息”按鈕，該客戶端的ip地址、端口號(hào)以及信息內(nèi)容一起打包寫入服務(wù)器readMessage函數(shù)，客戶端通過(guò)線程可以讀取該客戶write中的內(nèi)容。</p><p><b>　　2.2流程圖</b></p>&

15、lt;p>　　2.2.1系統(tǒng)總流程圖</p><p><b>　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖</b></p><p>　　2.2.2登錄模塊設(shè)計(jì)</p><p><b>　　登錄模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　用戶登錄需輸入相關(guān)信息，經(jīng)過(guò)相關(guān)的檢測(cè)后，方可登錄。登陸后可查看群聊信息，且可與其他人

16、進(jìn)行聊天。</p><p>　　2.2.3服務(wù)器模塊</p><p><b>　　服務(wù)器模塊流程圖</b></p><p>　　該服務(wù)器界面用于顯示用戶上線與下線的信息，不可用于聊天，是用于將客戶端群聊時(shí)發(fā)送的信息轉(zhuǎn)發(fā)給每一個(gè)在線用戶，處于一個(gè)承接的作用。</p><p>　　2.2.4消息格式化模塊</p>

17、<p>　　消息格式化模塊流程圖</p><p>　　消息格式化是將用戶的對(duì)應(yīng)信息合成固定形式進(jìn)行傳送。</p><p><b>　　2.2.5群聊模塊</b></p><p><b>　　群聊模塊流程圖</b></p><p>　　用戶登陸以后，可與顯示在線的任何用戶進(jìn)行聊天，也可與

18、在線用戶一起進(jìn)行群聊。</p><p><b>　　程序?qū)崿F(xiàn)</b></p><p>　　3.1主要函數(shù)的創(chuàng)建</p><p><b>　　客戶端：</b></p><p>　　int main(void)</p><p>　　void *get_server(void* s

19、ockfd) </p><p>　　//get_server函數(shù)，用于接受服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的消息</p><p><b>　　服務(wù)器端：</b></p><p>　　int main() </p><p>　　void *get_client(void *sockfd) //運(yùn)行g(shù)et_client函數(shù)，處理用戶請(qǐng)求&l

20、t;/p><p><b>　　新線程的創(chuàng)建：</b></p><p>　　thr_id = pthread_create(&p_thread, NULL, recvfromserver, NULL);</p><p><b>　　3.2關(guān)鍵程序解釋</b></p><p>　　3.2.1 客戶程

21、序開(kāi)始建立 sockfd 描述符 </p><p>　　printf("正在建立套接口...\n");</p><p>　　if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　fprintf(stde

22、rr,"Socket Error:%s\a\n",strerror(errno));</p><p><b>　　exit(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　sockfd 描述符的創(chuàng)建：</p><p>　　AF_INET:表示IPv4的

23、地址族</p><p>　　SOCK_STREAM:表示創(chuàng)建的是流式套接字</p><p>　　0：表示該套接口的特定協(xié)議，一般置為0</p><p>　　3.2.2服務(wù)器端程序填充sockaddr的資料 </p><p>　　bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));</p&

24、gt;<p>　　server_addr.sin_family=AF_INET;//地址族</p><p>　　server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);</p><p>　　server_addr.sin_port=htons(PORT); //端口號(hào)</p><p>　　printf(

25、"套接口創(chuàng)建成功，正在鏈接服務(wù)器...\n");</p><p><b>　　地址結(jié)構(gòu)的用法：</b></p><p>　　bzero:將括號(hào)中指針?biāo)傅牡刂分星辶?lt;/p><p>　　接著對(duì)地址端口號(hào)進(jìn)行賦值</p><p>　　htonl:將32位長(zhǎng)整型數(shù)從主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序</p&

26、gt;<p>　　INADDR_ANY：通配符地址</p><p>　　htons:將16位長(zhǎng)整型數(shù)從主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序</p><p><b>　　PORT:端口號(hào)</b></p><p>　　3.2.3捆綁 sockfd 描述符 </p><p>　　if(bind(sockfd,(struc

27、t sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)</p><p>　　bind:將該套接口與該主機(jī)上提供服務(wù)的某端口聯(lián)系在一起</p><p>　　sockfd:標(biāo)識(shí)一個(gè)未綁定的套接口描述字，它是socket()函數(shù)調(diào)用成功時(shí)返回的值</p><p>　　struct sockaddr:將特定

28、協(xié)議地址轉(zhuǎn)換成了通用協(xié)議地址</p><p>　　sizeof(struct sockaddr):地址參數(shù)的長(zhǎng)度</p><p>　　3.2.4 監(jiān)聽(tīng) sockfd 描述符 </p><p>　　if(listen(sockfd,LISTENQ)==-1)</p><p><b>　　{</b></p>

29、<p>　　fprintf(stderr,"Listen error:%s\n\a",strerror(errno));</p><p><b>　　exit(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　listen:指示該套接口進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)連接請(qǐng)求狀態(tài)</p

30、><p>　　sockfd代表一個(gè)已綁定了地址，但還未建立連接的套接口描述字</p><p>　　LISTENQ:指定了連接的最大隊(duì)列長(zhǎng)度</p><p>　　3.2.5客戶程序發(fā)起連接請(qǐng)求 </p><p>　　if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(str

31、uct sockaddr))==-1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　fprintf(stderr,"Connect Error:%s\a\n",strerror(errno));</p><p><b>　　exit(1);</b></p><p&g

32、t;<b>　　}</b></p><p>　　connect:在客戶端套接口建立好之后,就調(diào)用connect()函數(shù)來(lái)與服務(wù)器建立連接</p><p>　　sockfd：將要建立連接的套接口描述字</p><p>　　addr：是一個(gè)指向遠(yuǎn)端套接口地址結(jié)構(gòu)(sockaddr_in)的指針，表示sockfd套接口欲與其建立一條連接</p&

33、gt;<p>　　sizeof(struct sockaddr):是服務(wù)器端的地址長(zhǎng)度</p><p><b>　　功能演示</b></p><p>　　編譯執(zhí)行后，打開(kāi)服務(wù)器：</p><p><b>　　輸入用戶名：</b></p><p><b>　　（從客戶端看）&l

34、t;/b></p><p><b>　?。◤姆?wù)器端看）</b></p><p><b>　　開(kāi)始進(jìn)行聊天：</b></p><p><b>　?。◤目蛻舳丝矗?lt;/b></p><p><b>　　（從服務(wù)器端看）</b></p>&l

35、t;p><b>　　總結(jié)與展望</b></p><p>　　這是一個(gè)聊天室程序，可以實(shí)現(xiàn)群聊的功能，即當(dāng)某個(gè)客戶發(fā)出消息后，服務(wù)器和其他個(gè)客戶端都能收到此消息。且能夠顯示客戶端的用戶名。但客戶端退出聊天室后，服務(wù)器和其他在線客戶端會(huì)有提示。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)群聊的機(jī)制是：當(dāng)某個(gè)客戶端需要發(fā)送消息是，它將此消息發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器再將此消息轉(zhuǎn)發(fā)給各客戶端，

36、各客戶端之間是無(wú)連接的，即相互之間不能直接通信。因此，在服務(wù)器中，有兩個(gè)線程，主線程用來(lái)監(jiān)聽(tīng)是否有客戶端登錄服務(wù)器，若有，建立與其連接的套接字，并存入在線客戶序列里，輔助線程是接收轉(zhuǎn)發(fā)線程，其依次讀取個(gè)客戶端，看是否有消息送達(dá)，若有，取出，并轉(zhuǎn)發(fā)給各其他客戶端。在客戶端也有兩個(gè)線程，主線程用來(lái)向服務(wù)器發(fā)送消息，輔助線程用來(lái)接收服務(wù)器發(fā)出的消息。</p><p>　　存在的問(wèn)題是：1.當(dāng)有用戶下線是，雖會(huì)在服務(wù)器和

37、各客戶端提示用戶下線，但是并未刪除其在服務(wù)器中的套接字，致使后來(lái)用戶不能進(jìn)入。2.服務(wù)器的輔助線程對(duì)各客戶端采取輪流監(jiān)聽(tīng)的策略，但是因?yàn)槭褂胷ead() 函數(shù)會(huì)阻塞線程，致使出現(xiàn)各客戶端必須按登陸順序依次發(fā)言的尷尬情況。經(jīng)過(guò)查找，可以使用select()函數(shù)跨過(guò)阻塞，正在試驗(yàn)中。</p><p>　　轉(zhuǎn)眼間為期一周的TCP/IP課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼就結(jié)束了，這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了許多課本上學(xué)不到的東西，同時(shí)也加強(qiáng)了我的動(dòng)

38、手、思考和解決問(wèn)題的能力以及學(xué)會(huì)了相互幫助，相互團(tuán)結(jié)的團(tuán)隊(duì)精神，受益匪淺。</p><p>　　從前的學(xué)習(xí)過(guò)程過(guò)于浮淺，只是流于表面的理解，而現(xiàn)在要做課程設(shè)計(jì)，就不得不要求我們對(duì)所用到的知識(shí)有更深層次的理解。因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)的內(nèi)容比及書本中的理論知識(shí)而言，更接近于現(xiàn)實(shí)生活，而理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化往往是一個(gè)艱難的過(guò)程，它猶如一只攔路虎，橫更在我們的面前。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得

39、了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在未來(lái)的日子里，我會(huì)吸取本次課設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，讓自己看更多的書，明白更多的理論，親自動(dòng)手操