簡易代理服務器的設計—免費計算機畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 closesocket函數關閉套接字，如果沒有錯誤發生，函數返回 0，否則返回 SOCKET_ERROR。 指定本地地址－ bind() 當一個套接字用 socket()創建后，存在一個名字空間 (地址族 ),但它沒有被命名。 bind()將套接字地址（包括本地主機地址和本地端口地址）與所創建的套接字號聯系起來，即將名字賦予套接字， 以便能夠有效地標識套接字。它用在沒有建立連接的套接字上， 如果沒有錯誤發生， bind()返回 0。否則返回值 SOCKET_ERROR。 當然，客戶端程序也可以在不顯示綁定地址和端口號的情況下發送數據或者連接。這時系統會默認地為套接字綁定一個本地端口值。注意：地址在建立套接字通 信過程中起著重要作用， 程序使用中通常靠填充sockaddr_in 結構來綁定套接字到本地地址。綁定到套接字上的本地名稱包括主機地址、協議號和端口號 3部分。 設置監聽狀態 listen() Listen 函數設置套接字進入監聽狀態。為了接受連接，首先使用 socket函數創建套接字，然后使用 bind 函數將它綁定到本地地址，再用 listen 函數為到達的連接指定 backlog,最后使用 accept 函數接受請求的連接。 Listen 函數 僅應用在支持連接的套接字上，如 SOCK_STREAM 類型。函數執行成功后，套接字 將 進入被 動模式，到來的連接會通知要排隊 并 等候接受處理。在同一時間處理多個連接請求的服務器通常使用 listen 函數，如果一個連接請求到達并且排隊也滿，客戶端將接收錯誤。 建立套接字連接－ connect()和 accept() 這兩個系統調用用于完成一個完整相關的建立， 用于 客戶機與網絡中的服 第 7 頁 共 20頁 務器建立連接時，用 connect()這個調用連接將請求發到偵聽方。之后，服務端就會調用 accept()，而在 調 用 accept ()的參數前應該先調用過 listen()，Accept 函數定義如下： SOCKET accept(SOCKET soc, struct sockaddr * addr, int * addrlen)。 收發數據 send()和 recv() 對流套接字來說，一般使用 send 和 recv 函數來收發數據。 Send 函數在一個連接的套接字上發送緩沖區內的數據，返回發送數據的實際字節數。 Recv 函數從對方接收數據，并將其存儲到指定的緩沖區。 Flags 參數在這兩函數中通常設為 0。 3 設計方案 基本函數設計 我們根據上面討論的代理服務器內容容易畫出代理服務器的簡單流程模型： 圖 2 代理服務器的流程 從圖中看出，我們需要設計的基本 功能函數為 ClientToProxy 和ProxyToServer。其中， ClientToProxy 用于實現 收取 Client 數據請求并 傳給Server。ProxyToServer 用于 接收 Server 的數據、傳給請求 Client。在處理數據請求的過程中，我們必須知道 Server 的地址，這是非常重要的。這需要設計一個函數來解析地址，設計過程中用 ReceiveInformation 函數來實現。 另外，任何 Windows Socket函數對 IP地址和端口號的引用和傳送給 Windows Sockets 函數的 IP 地址和端 口號均是按照網絡順序組織的，這也包括了sockaddr_in 結構這一數據類型中的 IP 地址域和端口域 (但不包括 sin_family域 )。考慮到一個應用程序通常用“時間”服務對應的端口來和服務器連接，而服務器提供某種機制來通知用戶使用另一端口，因此 gethostbyname()函數返回的端口號已經是網絡順序了，可以直接用來組成一個地址，而不需要進行轉換。如果用戶輸入一個數，而且指定使用這一端口號，則應用程序必須在使用它建立地址以前，把它從主機順序轉換網絡順序（使用 htons()函數）。相應地，應用C lien t P ro x y Se rv e r數據請求 轉發請求返回請求數據 回應數據C lien tT o P ro x yP ro x y T o S e rv e r 第 8 頁 共 20頁 程序希望顯示包 含于某一地址中的端口號，這一端口號就必須在被顯示前從網絡順序轉換到主機順序（ ntohs）。 多線程流程 由于 代理服務器 和大多數服務器一樣，如果要處理多個請求，它應該使用多線程。其基本規劃如下： 1. 等待來自客戶（ Web 瀏覽器）的請求 2. 啟動一個新的線程，以處理客戶連接請求 3. 讀取瀏覽器請求的第一行（該行內容包含了請求的目標 URL） 4. 分析請求的第一行內容，得到目標服務器的 地址 和端口 5. 打開一個通向目標服務器（或下一個代理服務器，如合適的話）的 Socket 6. 把請求的第一行發送到輸出 Socket 7. 把請求的剩余部分發送到輸出 Socket 8. 把目標 Web 服務器返回的數據發送給發出請求的瀏覽器 當然，如果考慮細節的話，情況會更復雜一些。實際上，這里主要有兩個問題要考慮：第一，從 Socket 按行讀取數據最適合進一步處理，但這會產生性能瓶頸；第二，兩個 Socket 之間的連接必需高效。有幾種方法可以實現這兩個目標，但每一種方法都有各自的代價。例如，如果要在數據進入的時候進行過濾，這些數據最好按行讀取；然而，大多數時候，當數據到達代理服務器時，立即把它轉發出去更適合高效這一要求。另外，數據的發送和接收也可以使用多個獨立的線程，但大量地創建和 拆除線程也會帶來性能問題。因此，對于每一個請求，我們將用一個線程處理數據的接收和發送，同時在數據到達代理服務器時，盡可能快速地把它轉發出去 。 4 服務器的實現 環境創建 設計使用 Visual C++ 作為編程工具，采用 Windows XP 系統平臺。剛開始時運行 VC++ 開發工具，單擊菜單“ Tools/Options...” ,彈出 Options對話框，選擇 Directories 選項卡，首先在 “ Show directories for:” 下拉菜單中選擇 Include files,將 SDK 中頭文件的目錄添 加到：“ Directories:”列 表中，如圖 3 所示： 第 9 頁 共 20頁 圖 3 Include files設置 然后在 “ Show directories for:” 下拉菜單中選擇 Library files,進行同樣的設置，如圖 4 所示。在 VC主窗口中，執行主菜單“ File” /“ New” 命令，建立一個控制臺應用程序類型的工程，工程名為“ MiniProxy”；點擊“ OK”后選擇“ an application that supports MFC” ,之后一直確定 ,完成項目工程的創建工作。 圖 4 Library files設置 功 能實現 數據變量定義 定義代表 協議 的 變量 HTTP， 定義緩 沖區大小變量MAXBUFFERSIZE。運用結構體 Str_BasalSocket，里面定義客戶端到代理服務器及代理服務器到 Server 間套接字兩個，以及客戶端、代理服務器和 Server 間的連接狀態變量兩個； Str_ProParam 結構體定義 Server 地址變量，指向結構體 Str_BasalSocket 的指針，聯結 Server 主機的端口變量和代理服務器到Server 連接狀態的句柄變量，這個結構體是用來代理服務器與 Server 主機交換信息 。 第 10 頁 共 20頁 啟動代理服務器 這里，在運用套接字編程中由于 Winsock在被調用時是動態鏈接庫 Winsock DLL 形式實現的，首先需調用 WSAStartup（）函數對 Winsock DLL 進行初始化，它的第一個參數指定要加載的 Winsock 庫的版本，高字節為次版本號，低字節為主版本號；第二個參數是用來返回 DLL 庫的詳細信息，是指向 WSADATA 結構的指針。實現為： WSADATA wsaData。 if(::WSAStartup(0x202,amp。wsaData)!=0) { printf(\nError in Startup session.\n)。 WSACleanup()。 return 1。 } 之后，創建一個代理服務器（ Proxy）用于網絡通信的套接字 listen_socket。為了將本地地址附加到所創建的套接字上以便能夠有效地標識套接字，我們需用 bind 函數來完成這一步： SOCKET listen_socket。 sockaddr_in local。 定義用于保存 socket 信息的變量。 =AF_INET。 地址家族用于指定地址格式。 =INADDR_ANY。 此處將 本機 IP 地址填入 此變量。 =htons(port)。 字節順序轉換函數 用于將 將 u_short類型變量 port從 主機字節順序轉化到TCP/IP 網絡字節順序 （即： host to nework short）。 再用 listen_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)語句 打開 socket 描述符 。 if(::bind(listen_socket,(sockaddr *)amp。local,sizeof(local))!=0) { printf(\n Error in Binding socket.)。 WSACleanup()。 return 3。 } 第 11 頁 共 20頁 綁定完成后，緊接著就將此套接字置入監聽以準備接受客戶端的連接請求，調用 listen 函數， ::listen(listen_socket,5)，最后就可以啟動處理線程進行偵聽。 請求處理過程 在這一步設計函數 ClientToProxy 來處理收到客戶請求，并將請求合理傳送至 Server(客戶請求的數據服務器 )。 當客戶端有請求發到代理服務器時，偵聽 中的 Proxy 就會調用函數 accept來響應對主機的連接請求，同時 Proxy 會啟動另一個偵聽線程，以準備接收客戶端的下一個請求。 msg_socket=accept(listen_socket,(struct sockaddr*)amp。from,amp。fromlen)。 此處 接收客戶端的連接請求 ，返回客戶端的地址和端口。 AfxBeginThread(ClientToProxy,pParam)。 啟動另一偵聽 ，用來處理客戶端傳來的另一個請求。 如果此客戶端到代理服務器的連接正確，我們就在這一 socket 連接上使用revc 函數接收數據。 =FALSE。 =TRUE。 =msg_socket。 retval=recv(,Buffer,sizeof(Buffer),0)。 如果從套接字接收數據失敗，用下面代碼給出提示，同時關閉 socket 句柄，設置客戶端到服務器的狀態為關閉。 if(retval==SOCKET_ERROR) { printf(\nError Receive)。 if(==FALSE) { closesocket()。 =TRUE。 } } 當客戶端關閉連接時，這時接收的數據為 0，也需要將此時 socket 狀態進行調整： printf(Client Close connection\n)。 closesocket()。 =TRUE。 第 12 頁 共 20頁 下面的一步，需要把這些數據信息傳給 Server。為此，需要解析出 Server的地址， 創建函 數 ReceiveInformation 來 實現此 功能， 即聲明 int ReceiveInformation( char * str, char *address, int * port)，其中將實現： char buf[MAXBUFFERSIZE], mand[512], proto[128]。 由于客戶端在連接時，都會和代理服務器連接，發出請求，一般為 mand url(//GET == GET / )形式 ,定義buf用于存儲接收到的請求字符串 。mand用于保存 get,con,user等命令，這里顯然是 get。proto 保存協議。 p=strstr(buf,HTTP)。 這里 strstr 調用用于在 字符串 buf 中尋找 第一次出現的位置（ 它 不會 比較結束符 NULL)，將值賦給指針 p。如果分析出請求是 HTTP 協議類型的，將進行如下處理，首先將字符串協議部份去掉，把地址存于 address 參數中，端口設 為缺省的 80，最終返回這些信息，成功解析出 Server 端的地址信息。 至此，啟動一個新的子線程，用于處理代理服務器和數據服務器間的數據傳輸。這個功能將在下面實現。 在剛才的處理線程中，如果代理服務器、 Server 以及客戶端、代理服務器端的連接沒有關閉，就使用 send 命令發送請求數據給數據服務器（ Server），成功時返回接收的字節數，錯誤時顯示出錯信息，并關閉