客户服务器程序设计与实现

实验(No. 4)题目：简单的客户/服务器程序设计与实现

实验目的及要求：

1、熟悉Microsoft Visual Studio 2008编程环境。

2、了解TCP与UDP协议，以及它们之间的区别。

3、了解客户/服务器模型原理。

4、熟悉Socket编程原理，掌握简单的套接字编程。

实验设备：

硬件：PC机(两台以上)、网卡、已经设定好的以太网环境

软件：Microsoft Visual Studio 2008

实验内容及步骤：

1、编写用TCP协议实现的Client端和Server端程序并调试通过。

程序分两部分：客户程序和服务器程序。

工作过程是：服务器首先启动，它创建套接字之后等待客户的连接；客户启动后创建套接字，然后和服务器建立连接；建立连接后，客户接收键盘输入，然后将数据发送到服务器，服务器收到到数据后，将接收到的字符在屏幕上显示出来。或者服务器接收键盘输入，然后将数据发送到客户机，客户机收到数据后，将接收到的字符在屏幕上显示出来。

程序流程如下：

2、编写用UDP 协议实现的Client 端和Server 端程序并调试通过（做完第一个实验的基础上做该实验）。

3、编写用TCP 协议实现Client 端与Server 端的一段对话程序。Server 端根据用户的输入来提示Client 端下一步将要进行操作。

所用函数及结构体参考： 1、创建套接字——socket()

功能：使用前创建一个新的套接字

格式：SOCKET PASCAL FAR socket(int af, int type, int procotol);

参数：af ：代表网络地址族，目前只有一种取值是有效的，即AF_INET ，代表internet 地址族；

Type ：代表网络协议类型，SOCK_DGRAM 代表UDP 协议，SOCK_STREAM 代表TCP

协议；

Protocol ：指定网络地址族的特殊协议，目前无用，赋值0即可。 返回值为SOCKET ，若返回INV ALID_SOCKET 则失败。

2、指定本地地址——bind()

功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。

格式：int PASCAL FAR bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen); 参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。 其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR 地址结构说明：

struct sockaddr_in

{

short sin_family;//AF_INET

u_short sin_port;//16位端口号，网络字节顺序

struct in_addr sin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序

char sin_zero[8];//保留

}

3、建立套接字连接——connect()和accept()

功能：共同完成连接工作

格式：int PASCAL FAR connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen); SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * addrlen); 参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。

4、监听连接——listen()

功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。

格式：int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);

5、数据传输——send()与recv()

功能：数据的发送与接收

格式：int PASCAL FAR send(SOCKET s, const char FAR* buf, int len, int flags);

int PASCAL FAR recv(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags);

参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。

6、多路复用——select()

功能：用来检测一个或多个套接字状态。

格式：int PASCAL FAR select(int nfds, fd_set FAR* readfds, fd_set FAR* writefds,

fd_set FAR * exceptfds, const struct timeval FAR* timeout);

参数：readfds:指向要做读检测的指针

writefds:指向要做写检测的指针

exceptfds:指向要检测是否出错的指针

timeout:最大等待时间

7、关闭套接字——closesocket()

功能：关闭套接字s

格式：BOOL PASCAL FAR closesocket (SOCKET s);

8、WSADATA类型和LPWSADATA类型

WSADATA类型是一个结构，描述了Socket库的一些相关信息，其结构定义如下：typedef struct WSAData {

WORD wVersion;

WORD wHighV ersion;

char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];

char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];

unsigned short iMaxSockets;

unsigned short iMaxUdpDg;

char FAR * lpVendorInfo;

} WSADATA;

typedef WSADATA FAR *LPWSADA TA;

值得注意的就是wVersion字段，存储了Socket的版本类型。LPWSADA TA是WSADATA的指针类型。它们不用程序员手动填写，而是通过Socket的初始化函数WSAStartup读取出来。

9、sockaddr_in、in_addr类型

sockaddr_in定义了socket发送和接收数据包的地址。

定义：

struct sockaddr_in {

short sin_family;

u_short sin_port;

struct in_addr sin_addr;

char sin_zero[8];

};

其中in_addr的定义如下：

struct in_addr {

union {

struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;

struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;

u_long S_addr;

} S_un;

首先阐述in_addr的含义，很显然它是一个存储ip地址的联合体，有三种表达方式：

（1）用四个字节来表示IP地址的四个数字；

（2）用两个双字节来表示IP地址；

（3）用一个长整型来表示IP地址。

给in_addr赋值的一种最简单方法是使用inet_addr函数，它可以把一个代表IP地址的字符串赋值转换为in_addr类型，如

addrto.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.2");

本例子中由于是广播地址，所以没有使用这个函数。其反函数是inet_ntoa，可以把一个in_addr 类型转换为一个字符串。

sockaddr_in的含义比in_addr的含义要广泛，其各个字段的含义和取值如下：

第一个字段short sin_family，代表网络地址族，如前所述，只能取值AF_INET；

第二个字段u_short sin_port，代表IP地址端口，由程序员指定；

第三个字段struct in_addr sin_addr，代表IP地址；

第四个字段char sin_zero[8]，是为了保证sockaddr_in与SOCKADDR类型的长度相等而填充进来的字段。

Sever端代码：

// server.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

#include

#include

#include

#include

#pragma comment(lib, "WS2_32")

SOCKET sock1,sock2;

int sin_size ;

struct sockaddr_in my_addr,their_addr;

char name[20];

//初始化函数Tcp

void Init()

{

printf("\n\n\n Server: TCP\n\n\n");

//建立套接字

const WORD wMinver=0x0101;

WSADATA wsadata;

if(0!=::WSAStartup(wMinver,&wsadata))

perror("Start socket error!");

if(INV ALID_SOCKET==(sock1=::socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)))

perror("Create socket error!");

my_addr.sin_family=AF_INET;

my_addr.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;

my_addr.sin_port=htons(1000);

if(SOCKET_ERROR==::bind(sock1,(struct

sockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr)))

{

perror("Binding stream socket");

exit(1);

}

//开始侦听

if(SOCKET_ERROR==::listen(sock1,5))

{

perror("Listening stream socket");

exit(1);

}

//接受连接

printf(" Ready to serve client. Please connect...\n\n\n");

sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

if((sock2=accept(sock1,(struct sockaddr *)&their_addr,&sin_size))==-1)

{

perror("Accepting stream socket");

exit(1);

}

printf(" Accepting a new connet:%s",inet_ntoa(their_addr.sin_addr));

}

//选择菜单

int menu()

{

char *s=(char*)malloc(2*sizeof(char));

int c;

printf("\n\n\n Server: Menu\n\n\n");

printf("

*********************************\n\n");

printf(" * 1.Send Message *\n");

printf(" * 2.Receive Message *\n");

printf(" * 3.Exit *\n\n");

printf("

*********************************\n");

do

{

printf("\n Enter your choice:");

gets(s);

if(s[0]=='\0'){

gets(s);

}

c=atoi(s);

}while(c<0||c>3);

free(s);

return c;

}

//消息发送函数

void Send()

{

char Msg[10240];

printf("\nPlease Input the message:");

gets(Msg);

Msg[10239]='\0';

::send(sock2,Msg,strlen(Msg),0);

}

//消息接收函数

void Receive()

{

int len;

char buf[10240];

for(int i=0;i<10240;i++){

buf[i]='\0';

}

if((len=::recv(sock2,buf,10240,0))==-1)

{

perror("Receving data error");

exit(1);

}

printf("The Received Message:%s\n",buf); }

//主函数

void main()

{

Init();

for(;;)

{

switch(menu())

{

case 1:

Send();

break;

case 2:

Receive();

break;

case 3:

exit(0);

}

}

//::closesocket(sock2);

::closesocket(sock1);

::WSACleanup();

}

Server端界面：

Client端代码：

// client.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。// #include

#include

#include

#include

#pragma comment(lib, "WS2_32")

SOCKET sock1,sock2;

int sin_size ;

struct sockaddr_in my_addr,their_addr;

char name[20];

//初始化函数Tcp

void Init()

{

printf("\n\n\n Client: TCP\n\n\n");

//建立套接字

const WORD wMinver=0x0101;

WSADATA wsadata;

if(0!=::WSAStartup(wMinver,&wsadata))

perror("Start socket error!");

if(INV ALID_SOCKET==(sock1=::socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)))

perror("Create socket error!");

my_addr.sin_family=AF_INET;

my_addr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("192.168.93.48");

my_addr.sin_port=htons(1000);

//请求连接

printf(" connecting...");

sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

if(sock2=(::connect(sock1,(LPSOCKADDR)&my_addr,sin_size))==-1)

{

perror("Accepting stream socket");

exit(1);

}

}

//选择菜单

int menu()

{

char *s=(char*)malloc(2*sizeof(char));

int c;

printf("\n\n\n Client: Menu\n\n\n");

printf("

*********************************\n\n");

printf(" * 1.Send Message *\n");

printf(" * 2.Receive Message *\n");

printf(" * 3.Exit *\n\n");

printf("

*********************************\n");

do

{

printf("\n Enter your choice:");

gets(s);

if(s[0]=='\0'){

gets(s);

}

c=atoi(s);

}while(c<0||c>3);

free(s);

return c;

}

//消息发送函数

void Send()

{

char Msg[10240];

printf("\nPlease Input the message:");

gets(Msg);

Msg[10239]='\0';

::send(sock1,Msg,strlen(Msg),0);

}

//消息接收函数

void Receive()

{

int len;

char buf[10240];

for(int i=0;i<10240;i++){

buf[i]='\0';

}

if((len=::recv(sock1,buf,10240,0))==-1)

{

perror("Receving data error");

exit(1);

}

printf("The Received Message:%s\n",buf); }

//主函数

void main()

{

Init();

for(;;)

{

switch(menu())

{

case 1:

Send();

break;

case 2:

Receive();

break;

case 3:

exit(0);

}

}

::closesocket(sock2);

::closesocket(sock1);

::WSACleanup();

}

Client端界面：

实验结果及心得:

实验结果截图：

客户端向服务端发送信息：

客户端接收服务端消息：

服务端接收消息：

实验心得：

通过本次实验及课上老师讲解，了解了TCP与UDP协议和它们之间的区别，以及客户/服务器模型的原理。通过C/S代码的编写运行，形象地看到客户/服务器端的运作方式，对于C/S模型有了很深刻的印象以及进一步理解。通过代码的编写，再一次熟悉Socket编程原理，掌握简单的套接字编程。

第一次运行程序成功后，是在同一台电脑上进行C与S端的连接。在课上实验，将程序放在2台台式机上进行运行，在与同学探讨中又将代码中有关部分，比如IP地址等进行了修改，最终使程序在2台电脑上运行成功。