通信工程畢業(yè)設(shè)計(jì)_基于socket的即時(shí)通訊軟(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 m Protocol），提供給用戶進(jìn)程的無連接協(xié)議，也負(fù)責(zé)在應(yīng)用程序之間無連接傳遞數(shù)據(jù)，但不執(zhí)行正確性檢查。 ICMP 互連網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議（ Inter Control Message Protocol），處理主機(jī)間的差錯(cuò)和傳送控制。ARP 地址解析協(xié)議（ Address Resolution Protocol），負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)層地址轉(zhuǎn)換成鏈路層地址。RARP 反向地址解析協(xié)議（ Reverse Address Resolution Protocol），負(fù)責(zé)將鏈路層 地址轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)層地址。 TCP/IP 協(xié)議的核心是傳輸層協(xié)議（ TCP、 UDP）、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（ IP）和物理接口層，這三層通常在操作系統(tǒng)的內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)。 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)是通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)編程界面 Socket 實(shí)現(xiàn)的， Socket 提供應(yīng)用程序與系統(tǒng)內(nèi)核之間的網(wǎng)絡(luò)編程接口。協(xié)議可以是可靠的可以是不可靠的。可靠的協(xié)議意味著當(dāng)數(shù)據(jù)通過協(xié)議傳遞時(shí)，協(xié)議保證數(shù)據(jù)正確傳輸。可靠傳輸包括幾個(gè)特征。首先，為了確保數(shù)據(jù)正確傳送，協(xié)議在通信應(yīng)用程序之間互相交換確認(rèn)信息。也就是說，程序每次發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)，都期望對方發(fā)送一個(gè)相 當(dāng)于說： “我得到這個(gè)報(bào)文 ”的確認(rèn)信息。如果發(fā)送程序沒有收到這樣一個(gè)確認(rèn)信息，程序?qū)⒆詣又匦掳l(fā)送此報(bào)文，直到得到應(yīng)答信息為止。其次，為了確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有效，可靠協(xié)議在每次傳輸時(shí)，都包含一個(gè)或更多的校驗(yàn)和（ CRC）。接收計(jì)算機(jī)重新計(jì)算校驗(yàn)和，與收到的校驗(yàn)和進(jìn)行比較。如果不匹配，就表明在傳輸過程中發(fā)生了錯(cuò)誤。 傳輸控制協(xié)議 TCP 是一個(gè)使用校驗(yàn)和、確認(rèn)信息以及其它可靠數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的可靠協(xié)議。相比之下，不可靠協(xié)議不能確保數(shù)據(jù)正確傳輸。協(xié)議試圖傳輸數(shù)據(jù)，但不保證成功。而且，不可靠協(xié)議在傳輸失敗后，并不通知發(fā)送方應(yīng)用程序 。可將不可靠數(shù)據(jù)傳輸比作沒有返回地址的信件。如果發(fā)送地址是錯(cuò)誤的，由于郵遞系統(tǒng)不能將信退回給你，所以你就不知道信件有沒有送到。即使發(fā)送地址是正確的，也不能保證郵遞系統(tǒng)不丟失你的信件 [8]。 TCP／ IP 協(xié)議組中存在的兩個(gè)基本數(shù)據(jù)服務(wù)是：字節(jié)流服務(wù)和數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。使用字節(jié)流的協(xié)議將信息看作一串字節(jié)流進(jìn)行傳輸。協(xié)議不管要求發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的長度和傳送數(shù)目，只是將數(shù)據(jù)看作一個(gè)簡單的字節(jié)串流。使用數(shù)據(jù)報(bào)的協(xié)議將信息視作一個(gè)獨(dú)立長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 單元進(jìn)行傳輸。協(xié)議單獨(dú)發(fā)送每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào) ——數(shù)據(jù)報(bào)之間不相互依賴。例如，假設(shè)你使用字節(jié)流協(xié)議發(fā)送 5 個(gè)數(shù)據(jù)段（每個(gè)有 10 字節(jié)）和一個(gè)包含 50 字節(jié)的數(shù)據(jù)段（總共 100字節(jié)）。連接的接收方可以按每次 20 字節(jié)讀數(shù)據(jù) (要讀 5 次 )。傳輸控制協(xié)議是字節(jié)流協(xié)議。 字節(jié)流協(xié)議不關(guān)心每個(gè)數(shù)據(jù)段的長度。如果應(yīng)用程序使用字節(jié)流協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)，則協(xié)議能夠保證連接的另一端按照發(fā)送的順序接收數(shù)據(jù)。相比之下，傳輸?shù)酵荒康牡氐亩鄠€(gè)數(shù)據(jù)報(bào)可能不會按發(fā)送順序到達(dá)。如果接收方應(yīng)用程序要求數(shù)據(jù)順序一致，應(yīng)用程序必須在數(shù)據(jù)到達(dá)后，校對這些數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議和互連網(wǎng)協(xié)議使用數(shù)據(jù)報(bào)傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)報(bào)類似于信件。如果你在同一天給同一個(gè)人郵寄兩封信，你無 法知道那個(gè)人先收到那封信。同樣，如果連續(xù)兩天給兩個(gè)人郵信，你也不能知道哪封信先收到。收到信的順序和發(fā)送順序可能相反。 在 TCP/IP 術(shù)語中，端口（ Port）類似于 IP 地址， IP 地址與主機(jī)地址是相聯(lián)系的，端口和協(xié)議相聯(lián)系。 IP 數(shù)據(jù)報(bào)保存目的和源 IP 地址，同樣傳輸協(xié)議也保存源和目的端口號。如果端口這個(gè)概念對你來說很陌生，請考慮計(jì)算機(jī)上的硬件端口。你可能編寫過往硬件端口送數(shù)據(jù)的程序。例如為了打印，如果沒有其它程序的話，必須向串或并端口發(fā)送數(shù)據(jù)。 PC 機(jī)給它的端口命名和編號。 例如， PC 機(jī)的并行打印端口稱為 LPTl 和 LPT2，串行端口稱為 COM1 和 COM2。在 Inter 上，網(wǎng)絡(luò)只是簡單地對協(xié)議端口編號。在 PC 機(jī)， LPT1 表示并行端口 1。成千的 PC 機(jī)應(yīng)用程序使用此方案。多年來，程序員編寫 PC 程序時(shí)都假定 LPT1 表示并行打印端口 1。同樣，程序員將每個(gè) Inter 協(xié)議端口與一個(gè)特定的應(yīng)用程序和功能聯(lián)系在一起。 Inter 包括像 FTP、 Tel 和 Mail 這樣廣泛使用的應(yīng)用程序采用的應(yīng)用協(xié)議，在Inter 上，這些應(yīng)用程序使用一種叫做 “通用口分配 ”的端口。通用口分配是特定應(yīng)用程序廣泛使用的一個(gè)協(xié)議端口。像 PC 程序員使用打印端口 LPT1 用于打印， Inter 程序員也對具體應(yīng)用程序使用許多協(xié)議端口。例如，平凡文件傳輸協(xié)議（ FTP）的通用口分配是端口號 21 的。 Tel 的通用口分配是端口號 23[8]。 客戶機(jī) /服務(wù)器模型 客戶機(jī) /服務(wù)器（ C/S）模型是一種網(wǎng)絡(luò)模型，它并不是定義了網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)，而是描述了一種網(wǎng)絡(luò)程序運(yùn)行的方式。 客戶機(jī) /服務(wù)器模型將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序分為客戶和服務(wù)器兩部分。客戶方對服務(wù)器方發(fā)送信息請求，服務(wù)器方對其做出相應(yīng)回答，提供服務(wù)。在 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序是使用客 戶機(jī) /服務(wù)器模型設(shè)計(jì)的。服務(wù)程序通常在一個(gè)眾所周知的地址監(jiān)聽對服務(wù)的請求，也就是說，服務(wù)進(jìn)程一直處于休眠狀態(tài)，直到一個(gè)客戶程序提出了請求長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 信息。此時(shí)，服務(wù)程序被喚醒并且為客戶提供服務(wù)，對客戶的請求做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。雖然基于連接的服務(wù)是設(shè)計(jì)客戶 /服務(wù)器應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)，但有些服務(wù)也是可以通過數(shù)據(jù)報(bào)Socket 提供的。 通常，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序包含兩個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序：客戶程序和服務(wù)器程序。但是，也可以設(shè)計(jì)同時(shí)完成這兩種功能的程序，例如，一些服務(wù)器程序如果不能完成一個(gè)服務(wù)請求時(shí)，它將轉(zhuǎn)而充當(dāng)客戶程序，向其它服務(wù)器程序請求信息 。這方面的一個(gè)典型例子就是提供 Inter 從域名到 IP 地址映射服務(wù)的 DNS 服務(wù)器。 為了充分理解 TCP/IP 協(xié)議族，必須理解幾個(gè)重要術(shù)語。這些術(shù)語指出了兩個(gè) TCP/IP傳輸協(xié)議：用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議（ UDP）和傳輸控制協(xié)議（ TCP）之間的區(qū)別。這些術(shù)語進(jìn)一步描述了與網(wǎng)絡(luò)連接、協(xié)議可靠性以及數(shù)據(jù)服務(wù)有關(guān)的協(xié)議特性。 當(dāng)建立服務(wù)器程序時(shí)，應(yīng)該將服務(wù)器程序設(shè)計(jì)成等候客戶的請求。你知道， TCP 傳輸層通過協(xié)議端口和應(yīng)用程序（像服務(wù)器和客戶）通信，也就是說，為了接收客戶請求，服務(wù)器程序必須對傳輸層的一個(gè)特定協(xié)議端口進(jìn)行偵 聽。當(dāng)服務(wù)器配置 socket 接口時(shí)，它使用 bind()函數(shù)讓 Socket 執(zhí)行體登記一個(gè)協(xié)議端口。也就是說，程序告訴 Socket 執(zhí)行體使用哪一個(gè)協(xié)議端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 Socket 執(zhí)行體接著告訴傳輸層某個(gè)特定協(xié)議端口已被使用，并將其收到的所有數(shù)據(jù)傳送給 Socket API。 使用無連接協(xié)議的程序和使用面向連接協(xié)議的服務(wù)器程序之間的主要相似之處是它們都必須對一個(gè)協(xié)議端口進(jìn)行偵聽。例如，無連接和連接服務(wù)器程序必須在協(xié)議端口偵聽客戶請求。同樣，由于無連接客戶程序沒有和遠(yuǎn)地主機(jī)建立直接連接，所以它也必須對協(xié)議端口進(jìn)行偵 聽，以便接收以對它服務(wù)請求產(chǎn)生的數(shù)據(jù)報(bào)應(yīng)答。 Socket API 中的bind()函數(shù)讓程序?qū)⒁粋€(gè)本地地址（包括主機(jī)地址和協(xié)議端口）和一個(gè) Socket 聯(lián)系起來。 下面程序行顯示了一個(gè)典型的函數(shù)調(diào)用： result＝ bind ( socket_handle, local_structure, socket_address, address_ length) 無連接客戶程序也對一個(gè)協(xié)議端口進(jìn)行偵聽。使用無連接協(xié)議的程序不和遠(yuǎn)地主機(jī)建立直接連接。無連接客戶程序使用數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)服務(wù)請求，它不建立點(diǎn)到點(diǎn)連接。因此無連 接客戶程序必須在一個(gè)協(xié)議端口，對應(yīng)答數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行偵聽。與服務(wù)器程序一樣，無連接客戶程序也使用 bind()函數(shù)讓 Socket 執(zhí)行體登記協(xié)議端口。也就是說，類似服務(wù)器程序，無連接客戶程序告訴 Socket 執(zhí)行體使用哪個(gè)協(xié)議端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 Socket執(zhí)行體處理傳輸層內(nèi) UDP 軟件模塊和客戶程序之間的接口 [9]。 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 第 4 章 需求分析及開發(fā)方法 需求分析 一個(gè)即時(shí)通訊軟件應(yīng)提供基于 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)的即時(shí)消息傳送、消息廣播、實(shí)時(shí)聊天等功能。列舉如下： （ 1） 支持多賬號。 （ 2） 可以同時(shí)發(fā)送同一個(gè)消息給一個(gè)人，通過輸入對方信 息。 （ 3） 可以同時(shí)發(fā)送一個(gè)消息給所有人。 （ 4） 即使用戶不在線，也能通過服務(wù)器發(fā)送離線消息。 （ 5） 提供消息、聊天的歷史記錄，方便對信息的查看和管理。 （ 6） 提供查看在線的人的功能。 （ 7） 用戶上線通知。 （ 8） 用戶下線更新 （ 9） 有權(quán)限的人可以發(fā)系統(tǒng)廣播通知 （ 10） 查看用戶信息 （ 11） 更改個(gè)人信息 （ 12） 開機(jī)啟動設(shè)置 （ 13） 主窗口總是浮在最上端 （ 14） 速度快，占用資源少 系統(tǒng)功能模塊 根據(jù)上述的需求分析，并針對個(gè)人所掌握的知識和自己畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間的限制，要做到面面俱到是不可能的，并考慮到作為局域網(wǎng)（校園網(wǎng)）聊天工具，終端用戶數(shù)量較少，我設(shè)計(jì)的通訊軟件借鑒了 、聊天室 等即時(shí)聊天工具，聊天信息采用服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)方式，只要當(dāng)前在線的用戶都可以接收到，當(dāng)然，也實(shí)現(xiàn)了兩人之間私聊的功能。包括服務(wù)器程序和客戶端程序，服務(wù)器包括聊天信息即時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)、系統(tǒng)日志記錄、發(fā)送通知、以及數(shù)據(jù)庫的備份、還原、初始化。客戶端具有登陸，注冊，修改個(gè)人信息，聊天等功能。 系統(tǒng)功能需求圖 這個(gè)即時(shí)通訊軟件系統(tǒng)包括服務(wù)器端和客戶端，服務(wù)器端有聊天記錄、系統(tǒng)設(shè)置、發(fā)布通告、數(shù)據(jù)庫備份還原初始化、置頂?shù)墓δ埽蛻舳艘笥械顷憽⒆浴⒘奶旌托薷牟榭磦€(gè)人信息的功能，系統(tǒng)功能的需求圖如下： 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 圖 系統(tǒng) 功能需求圖 開發(fā)方法介紹 目前比較成熟的信息系統(tǒng)開發(fā)方法有：生命周期法、原型法、面向?qū)ο蠓ǖ取? 生命周期法： 把一個(gè)信息系統(tǒng)從其提出、分析、設(shè)計(jì)和使用，直到停止使用的整個(gè)生存期視為一個(gè)生命周期。整個(gè)生命周期劃分為五個(gè)主要工作階段：可行性分析階段、系統(tǒng)分析階段、系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段、系統(tǒng)實(shí)施階段和系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)與評價(jià)階段。通常采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，自上而下分析、設(shè)計(jì)、強(qiáng)調(diào)開發(fā)過程的整體性和全局性；開發(fā)過程在時(shí)間上基本按階段進(jìn)行，任務(wù)明確；結(jié)合用戶需求進(jìn)行開發(fā)；開發(fā)周期長，維護(hù)不方便。適用于開發(fā)需求較 明確固定的信息系統(tǒng)。 原型法： 是系統(tǒng)開發(fā)者在初步了解用戶需求的基礎(chǔ)上，開發(fā)出能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基本功能的一個(gè)原型，再根據(jù)用戶對原型使用與評價(jià)的意見，提出修改方案，修改完善原型，如此反復(fù)多次，直到得到用戶滿意的最終系統(tǒng)為止。開發(fā)過程以用戶為中心，開發(fā)周期短。適用于開發(fā)需求不夠明確或不斷變化的軟件。 面向?qū)ο蠓ǎ?以類，類的繼承，聚集等概念描述客觀事物以及聯(lián)系。為管理信息系統(tǒng)的開發(fā)提供了全新的思路，面向?qū)ο蠓椒ㄒ詫ο鬄橹行摹Ｆ涮卣髦饕心K性，繼承性和類比性，動態(tài)連接性。 其中原型法是近幾年發(fā)展起來的一種開發(fā)方法，該方法 從一個(gè)初始信息要求的集合出發(fā)，在發(fā)展中逐步完善信息系統(tǒng)。本 即時(shí)通訊 軟件采用的是原型法。 使用原型法開發(fā)大體有以下幾個(gè)步驟： （ 1） 確定系統(tǒng)需求。其中包括系統(tǒng)的應(yīng)用范圍、系統(tǒng)開發(fā)的經(jīng)費(fèi)估算等。 （ 2） 設(shè)計(jì)初始原型。包括確定需求和開發(fā)工作模型，例如屏幕格式、功能菜單、報(bào)表格式以及對關(guān)鍵數(shù)據(jù)和功能的說明等。 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 （ 3） 對初始原型進(jìn)行需求迭代，不斷進(jìn)行修正或改進(jìn)，直至得到一個(gè)用戶滿意的原型，從而終止原型迭代過程。 （ 4） 如果需要，可寫出系統(tǒng)必要成分的嚴(yán)格、詳細(xì)的說明。 （ 5） 原型效果考察。考察用戶新加入的需求信息和組成成分的嚴(yán)格說明信息，看其對原型 效果的影響，是否影響到原型的有效性，如果導(dǎo)致原型失敗，應(yīng)加以修正和改進(jìn)。 原型法的生命周期提供了一種完整的、靈活的、近于動態(tài)的需求定義技術(shù)。它綜合了所有提出的必要需求，建立原型就近似于預(yù)先需求的規(guī)格說明。對應(yīng)于原型的工作模型可以進(jìn)行必要的剪裁和組織，以便更接近目標(biāo)系統(tǒng)。它可以綜合用戶、領(lǐng)導(dǎo)和原型開發(fā)人員的各方需求 [10]。 圖 原型法工作流程圖 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 第 5 章 總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想 服務(wù)器端和客戶端需要分別設(shè)計(jì)，除了主聊天界面外，還加上了登錄界面，以便管理。作為即時(shí)通訊軟件系統(tǒng)，客戶端信息全部來 自于服務(wù)器，服務(wù)器端能實(shí)時(shí)掌握所有客戶登錄、退出、對話情況，并能實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)、廣播給相應(yīng)客戶。由于服務(wù)器要和多個(gè)客戶聯(lián)系，所以在設(shè)計(jì)中采用了 Winsock 控件數(shù)組的形式，其中下標(biāo)為 0 的元素作為監(jiān)聽控件，當(dāng)有客戶登錄、退出或者相互間發(fā)送消息時(shí)，能正確接收并作相應(yīng)處理，其余控件數(shù)組元素當(dāng)有客戶連接時(shí)自動裝入。客戶端只需一個(gè) Winsock 控件，應(yīng)具有隨時(shí)連接、斷開服務(wù)器的功能，也應(yīng)具有對接收到的信息做出正確分析、處理的能力。在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，對客戶端和服務(wù)器端的消息到達(dá)這一事件的設(shè)計(jì)和編碼是系統(tǒng)的關(guān)鍵。 關(guān)鍵通信技術(shù)－ Winsock 本系統(tǒng)的開發(fā)平臺是 VB ,采用了面向網(wǎng)絡(luò)連接的 Winsock 控件。 Winsock 是不可見控件 ,控件文件名是 ，全稱為 Microsoft Winsock Control，它能實(shí)現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器間點(diǎn)對點(diǎn)的連接以及對話