UDP及TCP通信程序的设计与实现实验报告.doc

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实验报告

课 程 计算机网络(双语)(课程设计)
实验名称 UDP及TCP通信程序的设计与实现
专业班级
姓 名
学 号

2013 年 5 月 30 日

精品资料
目录
实验目的和内容 1
实验目的 1
实验内容 1
实验环境 2
程序的逻辑框图 2
UDP通信程序的逻辑框图： 2
TCP通信程序的逻辑框图： 3
程序源代码（数据结构的描述、核心算法） 4
1.TCP通信程序源代码 4
2.TCP通信程序数据结构的描述 7
3.TCP通信程序的核心算法 7
4.UDP通信程序源代码 8
5.UDP通信程序数据结构的描述 11
6.UDP通信程序的核心算法 12
实验数据、结果分析 13
TCP通信程序实验结果分析 13
UDP通信程序实验结果分析 14
总结 16

实验目的和内容
实验目的
掌握win32平台下，使用winsock API来实现UDP通信程序和TCP通信程序。

实验内容
1. 实现控制台模式下，在单机上基于UDP的聊天程序；
2. 实现控制台模式下，在单机上基于TCP的聊天程序；
3. 上述两个程序，最简单的实现方式是：一方发送、另一方接收、交替进行；
4. 提交上述2个程序的源程序，程序代码有充分的注释，并填写实验报告，实验报告的主要内容为说明程序设计的思路，程序代码的流程。
实验环境
在win7系统下，visual studio 2008环境下的win32平台下
程序的逻辑框图
UDP通信程序的逻辑框图：

TCP通信程序的逻辑框图：

程序源代码（数据结构的描述、核心算法）
1.TCP通信程序源代码
Client端：
#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <winsock.h>

//初始化函数，初始化版本号
int InitSock(BYTE minorVer = 2, BYTE majorVer = 2)
{
WSADATA wsaData;
WORD sockVersion = MAKEWORD(minorVer, majorVer);
if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)
exit(0);
return 1;
}
int main()
{
char rbuf[256];
char szText[256];
InitSock();

//创建socket,第一个参数表示用IP协议,第二个参数表示用TCP传输,第三个不大清楚
SOCKET sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

//判断socket是否创建成功
if(sListen == INVALID_SOCKET)
{
printf("Failed socket() \n");
return 0;
}

//用于存储IP地址和端口号的变量
sockaddr_in sin;
sin.sin_family = AF_INET; //IP协议
sin.sin_port = htons(4567); //端口号
sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY; //接收任何IP的连接

//绑定函数,将socket 与 IP地址和端口 绑定在一块
if(bind(sListen, (LPSOCKADDR)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)
{
printf("Failed bind() \n");
return 0;
}

//开始监听,第二个参数表示最大连接数
if(listen(sListen, 2) == SOCKET_ERROR)
{
printf("Failed listen() \n");
return 0;
}

//定义一个新的变量
sockaddr_in remoteAddr;
int nAddrLen = sizeof(remoteAddr);

//用于存储连接客户端的socket
SOCKET sClient;

//accept函数会阻塞,直到等到有socket连接服务器为止,才继续往后执行,并将客户端的IP和端口号存在remoteAddr中
sClient = accept(sListen, (SOCKADDR*)&remoteAddr, &nAddrLen);
printf("接收到一个连接%s \r\n", inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr));

while(TRUE)
{
if(sClient == INVALID_SOCKET)
{
printf("Failed accept()");
continue;
}
printf("send:");
scanf("%s",szText);

//发送函数,往sClient这个socket中发送szText
send(sClient, szText, strlen(szText), 0);

//recv为阻塞函数,等待sClient中传来数据
int nRecv = recv(sClient, rbuf, 256, 0);
if(nRecv>0)
{
rbuf[nRecv] = '\0';
printf("receive:%s\n", rbuf);
}
}
closesocket(sClient);
closesocket(sListen);
WSACleanup();
return 0;
}
Server端：
#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <winsock.h>

//初始化函数，初始化版本号
int InitSock(BYTE minorVer = 2, BYTE majorVer = 2)
{
WSADATA wsaData;
WORD sockVersion = MAKEWORD(minorVer, majorVer);
if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)
exit(0);
return 1;
}
int main()
{
InitSock();

//创建socket,第一个参数表示用IP协议,第二个参数表示用TCP传输,第三个不大清楚
SOCKET s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if(s == INVALID_SOCKET)
{
printf(" Failed socket() \n");
return 0;
}

//用于存储IP地址和端口号的变量
sockaddr_in servAddr;
servAddr.sin_family = AF_INET;
servAddr.sin_port = htons(4567); //要连接的端口号
servAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");//要连接的IP地址

//连接函数,是一个阻塞类型的函数,用s这个socket与服务器地址的某个端口连接,之后往s这个socket中写数据,服务器就能收到
if(connect(s, (sockaddr*)&servAddr, sizeof(servAddr)) == -1)
{
printf(" Failed connect() \n");
return 0;
}
char buff[256];
char szText[256];
while(true){
//接收函数,是一个阻塞类型的函数,等待s这个socket中传来数据,256表示接收的最大字符数
int nRecv = recv(s, buff, 256, 0);
if(nRecv > 0)
{
buff[nRecv] = '\0';
printf("receive:%s\n", buff);
}
printf("send:");
scanf("%s",szText);
//发送函数,往s这个socket中发送szText这个字符串
send(s, szText, strlen(szText), 0);
}
closesocket(s);
WSACleanup();
return 0;
}
2.TCP通信程序数据结构的描述
（1）客户端及服务器都含有存储IP地址及端口号的数据结构，sockaddr_in remoteAddr; 和servAddr
（2）用于存储连接客户端的socket： SOCKET sClient;和用于存储连接服务器的socket：SOCKET s

3.TCP通信程序的核心算法
服务器首先启动,通过调用socket( )建立一个套接口，然后bind( )将该套接口和本地地址(IP地址和端口)联系在一起，再listen( )使套接口做好侦听的准备，并规定它的请求队列的长度, 之后就调用accept( )来接收连接，并获得客户机的地址信息；客户在建立套接口后就可调用connect( ) 和服务器建立连接； 连接一旦建立，客户机和服务器之间就可以通过调用：send( )和recv( ) (或read( )和write( ))来发送和接收数据； 最后，待数据传送结束后，双方调用closesocket() 关闭套接口。
4.UDP通信程序源代码
Client端：
#include "stdafx.h"
#include <winsock.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

//在同一主机的不同端口上分别运行服务器程序和客户端程序

WORD RPort = 6666; //远程端口RemotePort
char RIP[16]="127.0.0.1"; //远程IP地址RemoteIPAddr
WORD LPort = 7777; //本地端口LocalPort
char LIP[16]="127.0.0.1"; //本地IP地址LocalIPAddr
SOCKET S; //套接口SOCKET
struct sockaddr_in rAddr; //远程参数，remoteAddr
struct sockaddr_in lAddr; //本地参数，localAddr

WSADATA WD; //Winsock DLL信息
int r; //result;
//-----------------------------------------------
void ShowInfo(char *info){
puts(info);
exit(1);
}
//-----------------------------------------------
void SetsockAddr(struct sockaddr_in *A,WORD Port,char *IP){
A->sin_family = AF_INET; //TCP/IP协议
A->sin_port = htons(Port); //端口
A->sin_addr.s_addr =inet_addr(IP); //IP 地址
}
//------------------------------------------------
void main( ){
WORD v; //wVersionRequested;
//-- - - - - - - - Startup Win socket - - - - - - - -
v=0x0101; //0x0101 for v1.1, 0x0002 forv 2.0
r = WSAStartup(v, (LPWSADATA)&WD);
if(r != 0)
ShowInfo("Start_Error");

//-- - - - - - - - Create Win socket - - - - - - - -
S = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);//创建套接字
if(S == -1)
ShowInfo("socket_Create_Error");
int l=sizeof(rAddr);
char Msg[80];
puts("Type exit then Quit Program!");
SetsockAddr(&lAddr, LPort, LIP);//初始化变量lAddr
r = bind(S,(struct sockaddr far *)&lAddr, sizeof(lAddr));
if(r == -1)
ShowInfo("bind_Error");
SetsockAddr(&rAddr, RPort, RIP);
do{

//-- - - - - - - - Send Mess - - - - - - - -
puts("Send:");
gets(Msg);
if(!strcmp(Msg,"exit"))//
break;
r = sendto(S,Msg,strlen(Msg), 0,(struct sockaddr far *)&rAddr, l);//通过套接字向接收端发送信息
if(r == -1)
ShowInfo("Send_Error");

//-- - - - - - - - Recieve Mess - - - - - - - -
puts("Send ok! Waiting Recieve...");
// r = recv(S, Msg, 80,0);
r = recvfrom(S,Msg,80,0,(struct sockaddr far *)&rAddr, &l);//
//发送套接口的主机地址信息存放在rAddr中
if(r == -1)
ShowInfo("Recieve_Error");
Msg[r]=0;
puts(Msg);
puts("Recieve ok!");
}while(1);
closesocket(S);
WSACleanup();
return ;
Server端：
#include "stdafx.h"
#include <winsock.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

//在同一主机的不同端口上分别运行服务器程序和客户端程序

WORD RPort = 7777; //远程端口RemotePort
char RIP[16]="127.0.0.1"; //远程IP地址RemoteIPAddr
WORD LPort = 6666; //本地端口LocalPort
char LIP[16]="127.0.0.1"; //本地IP地址LocalIPAddr
SOCKET S; //套接口SOCKET
struct sockaddr_in rAddr; //远程参数，remoteAddr
struct sockaddr_in lAddr; //本地参数，localAddr

WSADATA WD; //Winsock DLL信息
int r; //result;
//-----------------------------------------------
void ShowInfo(char *info){
puts(info);
exit(1);
}
//-----------------------------------------------
void SetsockAddr(struct sockaddr_in *A,WORD Port,char *IP){
A->sin_family = AF_INET; //TCP/IP协议
A->sin_port = htons(Port); //端口
A->sin_addr.s_addr =inet_addr(IP); //IP 地址
}
//------------------------------------------------
void main( ){
WORD v; //wVersionRequested;
//-- - - - - - - - Startup Win socket - - - - - - - -
v=0x0101; //0x0101 for v1.1, 0x0002 forv 2.0
r = WSAStartup(v, (LPWSADATA)&WD);
if(r != 0)
ShowInfo("Start_Error");

//-- - - - - - - - Create Win socket - - - - - - - -
S = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);//创建套接字
if(S == -1)
ShowInfo("socket_Create_Error");
int l=sizeof(rAddr);
char Msg[80];
puts("Type exit then Quit Program!");
SetsockAddr(&lAddr, LPort, LIP);//初始化变量lAddr
r = bind(S,(struct sockaddr far *)&lAddr, sizeof(lAddr));
if(r == -1)
ShowInfo("bind_Error");
SetsockAddr(&rAddr, RPort, RIP);

do{
//-- - - - - - - - Recieve Mess - - - - - - - -
//puts("Send ok! Waiting Recieve...");
//r = recv(S, Msg, 80,0);
r = recvfrom(S,Msg,80,0,(struct sockaddr far *)&lAddr, &l);//发送套接口的主机地址信息存放在rAddr中
if(r == -1)
ShowInfo("Recieve_Error");
Msg[r]=0;
puts(Msg);
puts("Recieve ok!");

//-- - - - - - - - Send Mess - - - - - - - -
puts("Send:");
gets(Msg);
if(!strcmp(Msg,"exit"))//
break;
r = sendto(S,Msg,strlen(Msg), 0,(struct sockaddr far *)&lAddr, l);//通过套接字向接收端发送信息
if(r == -1)
ShowInfo("Send_Error");

}while(1);
closesocket(S);
WSACleanup();
return ;
}
5.UDP通信程序数据结构的描述
（1）SOCKET S：服务器套接字
（2）struct sockaddr_in rAddr：远程参数，remoteAddr，存储TCP/IP协议，IP地址及端口号
（3）struct sockaddr_in lAddr：本地参数，localAddr，存储TCP/IP协议，IP地址及端口号

6.UDP通信程序的核心算法
服务器首先启动，通过调用socket( )建立一个套接口，然后bind( )将该套接口和本地地址(IP地址和端口)联系在一起，服务器调用recvfrom ( )等待接收数据。
客户机通过调用socket( )建立一个套接口，然后bind( )将该套接口和本地地址(IP地址和端口)联系在一起，客户机调用sendto( )向服务器发送数据；
服务器的recvfrom ( ) 接收到客户机的数据后，调用sendto( )向客户机发送应答数据；
客户机的recvfrom ( ) 便接收到了服务器的应答数据；
最后，待数据传送结束后，双方调用closesocket( )关闭套接口。

关于程序中调用的库函数的几点说明：
1. 对sendto函数的说明

int sendto(
SOCKET s, //源套接口
char *buf, //待发送数据的缓冲区
int buflen, //缓冲区中数据的长度
int flags, //调用方式标志位，一般取0
struct sockaddr FAR *to, // 指向目的套接口的主机地址
int tolen //目的套接口主机地址的长度
);

sendto函数主要用于SOCK_DGRAM 类型套接口向to参数指定端的套接口发送数据报。对于SOCK_STREAM 类型套接口，to和tolen 参数被忽略；这种情况下sendto( ) 等价于send( ) 。
2. 对recvfrom函数的说明

int recvfrom(
SOCKET s //接收套接口
char *buf //接收数据的缓冲区
int len //缓冲区中数据的长度
int flags //调用方式标志位，一般取0
struct sockaddr FAR *from // 获取发送套接口的主机地址
int fromlen //发送套接口的主机地址的长度
);

recvfrom函数主要用于从一个套接口接收数据

实验数据、结果分析
TCP通信程序实验结果分析：

当Client端启动时，Server端收到来自Client端的信号，表明双方的连接已经建立，可以互相通讯，从client端发送“hello”， Server端收到来自Client端的“hello”， Server端也可以向client端发送信息。

UDP通信程序实验结果分析：
打开UDP的client端，并打开UDP的server端，发送“hello”给server端，如下图所示：server端收到信息以后，发送“hi”给client端，client端也能收到信息。

总结

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