綜合課程設(shè)計(jì)---基于socket的即時(shí)通訊系統(tǒng)

1、<p>　　信號(hào)與信息處理綜合應(yīng)用課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　指 導(dǎo) 書</b></p><p><b>　　2011年6月</b></p><p><b>　　第一 設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b>&l

2、t;/p><p>　　基于Socket的即時(shí)通訊系統(tǒng)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過綜合課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用《數(shù)字信號(hào)處理》、《信號(hào)與系統(tǒng)》、《通信原理》、《面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)》、《通信協(xié)議開發(fā)及應(yīng)用》等課程的知識(shí)來設(shè)計(jì)一個(gè)基于Socket的即時(shí)通訊系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及分析問題、

3、解決問題的能力。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┗疽?lt;/b></p><p>　　熟練掌握面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法；</p><p>　　實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，能進(jìn)行文字對(duì)話傳輸，包括客戶端與服務(wù)器端；</p><p>　　能對(duì)系

4、統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行配置。</p><p><b>　?。ǘ┨岣咭?lt;/b></p><p>　　1、實(shí)現(xiàn)文件、圖片傳輸；</p><p>　　2、語音對(duì)話（兩人及兩人以上）；</p><p>　　3、友好的對(duì)話界面。</p><p><b>　　進(jìn)度安排</b></p>

5、<p>　　2011年6月7（星期一）上午9：00開始 作課程設(shè)計(jì)動(dòng)員和課程設(shè)計(jì)任務(wù)安排。</p><p>　　2011年6月7日下午， 為調(diào)研、收集資料階段。可以到圖書館、書店或網(wǎng)絡(luò)上查閱相關(guān)資料，主要收集有關(guān)網(wǎng)絡(luò)編程的基本原理、方法等方面的資料，以及IP協(xié)議、ICMP協(xié)議文本。</p><p>　　2011年6月8日至2011年6月17日上午，編寫源程序、上機(jī)調(diào)試。&l

6、t;/p><p>　　2011年6月17日星期五下午（2：00）提交課程任務(wù)結(jié)題報(bào)告，并參加答辯（良、優(yōu)）。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)提示</b></p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　注：局域網(wǎng)中任一端點(diǎn)都可作為客戶端或服務(wù)器端。</p><

7、p><b>　　設(shè)計(jì)參考資料</b></p><p>　　TCP/IP網(wǎng)絡(luò)編程技巧</p><p><b>　　Windows編程</b></p><p>　　Microsoft Visual C++6.0從入門到精通</p><p>　　DELPHI 網(wǎng)絡(luò)編程</p><

8、p><b>　　計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)基礎(chǔ)</b></p><p>　　綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告書要求</p><p><b>　　報(bào)告內(nèi)容</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的。</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容。</b></p>

9、<p><b>　　設(shè)計(jì)要求。</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)原理。</b></p><p>　　軟件設(shè)計(jì)（附程序流程圖、源程序清單）。</p><p>　　調(diào)試過程（論述調(diào)試中所遇到的各種問題，以及解決這些問題的思路和過程）。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和運(yùn)

10、行結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)要分析）。</p><p><b>　　體會(huì)和建議。</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)的標(biāo)注注意一定要符合《科技論文標(biāo)注國家標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)的規(guī)定。</p><p><b>　　第二 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)的成績(jī)從以下４個(gè)方面進(jìn)行考核：</p>

11、<p>　　紀(jì)律：由指導(dǎo)教師根據(jù)平時(shí)考勤、學(xué)習(xí)態(tài)度及是否遵守設(shè)計(jì)安排　</p><p><b>　　酌情評(píng)分；</b></p><p>　　答辯：由指導(dǎo)教師統(tǒng)一安排答辯時(shí)間及順序，根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容及論　</p><p>　　文提問相關(guān)問題，根據(jù)學(xué)生的回答決定答辯成績(jī)；</p><p>　　實(shí)作：根據(jù)設(shè)計(jì)過程中，

12、由指導(dǎo)教師記錄的學(xué)生編程及調(diào)試的相</p><p>　　關(guān)情況，以及答辯時(shí)學(xué)生上機(jī)操作的情況進(jìn)行評(píng)分；</p><p>　　論文：論文要求包括文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告、結(jié)題報(bào)告及附源程序</p><p>　　等內(nèi)容，并對(duì)具體的格式及內(nèi)容提出要求，根據(jù)學(xué)生完成論文的情況及內(nèi)容給出相應(yīng)成績(jī)。</p><p>　　其中紀(jì)律占２０％，答辯占４０％，實(shí)作占２

13、０％，論文占２０％。</p><p>　　按照百分比給出優(yōu)、良、中、及格、不及格五個(gè)等級(jí)。</p><p><b>　　第三 原理簡(jiǎn)介</b></p><p>　　1 TCP/IP簡(jiǎn)介</p><p>　　TCP/IP的歷史要追溯到70年代中期,當(dāng)時(shí)ARPA為了實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)之間的互連(interconnection)與互通

14、(intercommunication),大力資助網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)的研究和開發(fā),于1977年到1979年推出目前形式的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議規(guī)范.到今天,TCP/IP技術(shù)以及Internet網(wǎng)間網(wǎng)已經(jīng)為廣大計(jì)算機(jī)工作者,機(jī)算機(jī)廠商和機(jī)算機(jī)用戶所接受.據(jù)統(tǒng)計(jì),到1990年,Internet以包含遍布?xì)W美的五千個(gè)活動(dòng)網(wǎng)絡(luò),超過三十萬臺(tái)機(jī)算機(jī).作為一種事實(shí)上的工標(biāo)準(zhǔn),TCP/IP技術(shù)方興未艾.</p><p>　　2 T

15、CP/IP的網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)</p><p>　　對(duì)TCP/IP協(xié)議來說,TCP提供傳輸層服務(wù),IP提供網(wǎng)絡(luò)層服務(wù).TCP/IP協(xié)議組(或Internet協(xié)議組)的分層結(jié)構(gòu)及其與OSI模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖4所示.圖中有關(guān)協(xié)議的名稱及其基本含義如下:</p><p>　　(1) TCP.  為傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol).它是提供給用戶進(jìn)程的

16、一個(gè)可靠的全雙工字節(jié)流的面向連接的協(xié)議.大多數(shù)Internet應(yīng)用程序使用TCP.因?yàn)門CP使用IP,所以整個(gè)Internet協(xié)議組也常稱為TCP/IP協(xié)議組.</p><p>　　(2) UDP. 為用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 (User Datagram Protocol).</p><p>　　(3) ICMP. 為網(wǎng)間報(bào)文控制協(xié)議 (Internet Control Message Proto

17、col).</p><p>　　(4) IP. 網(wǎng)間協(xié)議 (Internet Protocol). IP協(xié)議是為TCP,UDP和ICMP提供分組發(fā)送服務(wù)協(xié)議.</p><p>　　(5) ARP. 地址轉(zhuǎn)換協(xié)議.</p><p>　　(6) RARP. 反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議.</p><p>　　3 Socket編程界面</p>&

18、lt;p>　　(1) Socket 原理</p><p>　　Socket編程界面由4BSD UNIX首先提出,目的是解決網(wǎng)間網(wǎng)進(jìn)程通信問題.Socket接口為進(jìn)程間通信提供了一種新的手段,它不但能用于同一機(jī)器中的進(jìn)程之間的通信,而且支持網(wǎng)絡(luò)通信功能.Socket具有類型,反應(yīng)了對(duì)用戶透明的通信特性.</p><p>　　一個(gè)完整的Socket連接用一個(gè)相關(guān)描述:</p>

19、<p>　　{ 協(xié)議,本地地址,本地端口,遠(yuǎn)地地址,遠(yuǎn)地端口 }</p><p>　　Socket 是面向客戶-服務(wù)器模型而設(shè)計(jì)的,針對(duì)客戶和服務(wù)器程序提供不同的Socket系統(tǒng)調(diào)用.</p><p>　　(2) Socket系統(tǒng)調(diào)用</p><p>　　不管Socket內(nèi)部機(jī)制如何,它提供給應(yīng)用程序員的最終界面是一組系統(tǒng)功能調(diào)用.下面,我們一一給出重

20、要的Socket系統(tǒng)調(diào)用.</p><p>　　1. 創(chuàng)建 Socket ----- socket()</p><p><b>　　調(diào)用格式如下:</b></p><p>　　sockid = socket (af,type,protocol)</p><p>　　af : 地址族,指本socket所用地址類型.<

21、/p><p>　　type :  類型,指創(chuàng)建socket的應(yīng)用程序所希望的通信服務(wù)器類型.</p><p>　　protocol : 協(xié)議,指本socket請(qǐng)求的協(xié)議.</p><p>　　2. 指定本地地址 ---- bind()調(diào)用</p><p>　　bind()將本地socket地址與所創(chuàng)建的socket聯(lián)系起來,即將本soc

22、ket地址賦予socket,以指定本地半相關(guān).bind()的作用相當(dāng)于給socket命名,調(diào)用格式為:</p><p>　　bind (sockid,localaddr,addrlen)</p><p>　　sockid : socket號(hào).</p><p>　　localaddr : 本地socket地址.</p><p>　　addrle

23、n : 地址長(zhǎng)度.</p><p>　　3. 建立socket連接 ---- connect () 與 accept ()調(diào)用</p><p>　　這兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用用于完成整個(gè)相關(guān)的建立.其中connect用于建立連接 .調(diào)用格為:</p><p>　　connect (sockid,destaddr,addrlen)</p><p>　　de

24、staddr : 指向?qū)Ψ絪ocket地址(信宿地址)結(jié)構(gòu)的指針.</p><p>　　accept : 用于面向連接的服務(wù)器,其調(diào)用格式為:</p><p>　　newsock = accept (sockid,clientaddr,paddrlen)</p><p>　　clientaddr : 指向客戶socket地址指針.</p><p&

25、gt;　　paddrlen : 客戶socket地址長(zhǎng)度.</p><p>　　4. listen() 調(diào)用</p><p>　　此調(diào)用用于面向連接服務(wù)器,表明它愿意接收連接,listen()在accept()之前調(diào)用,格式為:　　 </p><p>　　listen (sockid,quelen)</p><p>　　quelen : 請(qǐng)求

26、隊(duì)列長(zhǎng)度.</p><p>　　5. 發(fā)送數(shù)據(jù) ---- write(),writev(),send()與sendto(),sendmsg()</p><p>　　用于socket數(shù)據(jù)發(fā)送的系統(tǒng)調(diào)用一共有五個(gè),其中三個(gè),write(),writev()和send()用于面向連接傳輸,其余兩個(gè)用于無連接傳輸.面向連接的調(diào)用可以不指定信宿地址,而無連接的調(diào)用必須指定.假如無連接socket的雙

27、方均調(diào)用過connect(),可以認(rèn)為是建立有連接的socket,也可以面向連接調(diào)用發(fā)送數(shù)據(jù).</p><p>　　三個(gè)面向連接調(diào)用三者的格式大致相同:</p><p>　　write (sockid,buff,bufflen) : 緩沖發(fā)送</p><p>　　writev (sockid,iovector,vectorlen) : 集中發(fā)送</p>

28、<p>　　send (sockid,buff,bufflen,flags) : 可控緩沖發(fā)送</p><p>　　其中buff指向發(fā)送緩沖區(qū)的指針,bufflen是發(fā)送緩沖區(qū)大小.</p><p>　　用于無連接數(shù)據(jù)發(fā)送的調(diào)用有兩個(gè):</p><p>　　sendto (sockid,buff,bufflen,flags,dsadd,addrlen)&

29、lt;/p><p>　　sendmsg (sockid,message,flags):可控集中無連接發(fā)送.</p><p>　　6. 接收數(shù)據(jù) ---- read(),readv(),recv()與recvfrom(),recvmsg()</p><p>　　接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)系統(tǒng)調(diào)用是一一對(duì)應(yīng)的,兩者參數(shù)的最大區(qū)別是,前者buffer是一個(gè)指針,其所指單元初值為欲讀數(shù)

30、據(jù)長(zhǎng)度,調(diào)用后的值是實(shí)際讀出的值.</p><p>　　4 客戶--服務(wù)器模型的Socket實(shí)現(xiàn)框架</p><p>　　1)客戶--服務(wù)器模型時(shí)序圖</p><p>　　下圖是面向連接客戶--服務(wù)器模型的典型時(shí)序圖</p><p>　　服務(wù)器　　　　　　　　　　　　　　   客戶</p><p>

31、　　socket()　　　　　　　　　　　　　　  socket()</p><p>　　bind()　　　　　　　　　　　　　　　 bind()</p><p>　　listen()　　　　　　　　　　　　　　　　 </p><p>　　accept()　　 等待客戶連接請(qǐng)求　　　　　　 </p><p>　　阻塞 &#

32、160; <━━━━━━━━━━━━━━━ connect()</p><p>　　read() <━━━━━━━━━━━━━━━> write()</p><p>　　2)服務(wù)器socket地址的確定</p><p>　　在客戶--服務(wù)器模型中,所有的作用者都是客戶首先發(fā)起的(如連接請(qǐng)求,服務(wù)請(qǐng)求等),因此客戶必須要知道服務(wù)器socket地址,另