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1、四 川 理 工 学 院课 程 设 计 书学院 计算机学院 专业 计算机科学与技术 班级 实验二班 题目 UDP的服务器设计 教师 学生 目录组员分工情况2一 课程设计的目的和意义3目的：设计一个基于UDP的服务器3二、课程设计的内容和要求3三、课程设计的相关技术4四、课程设计过程54.1设计思路54.2服务器的主要工作流程64.3主要功能模块74.4程序实现部分164.5 程序运行结果截图204.5.1 Dos下的测试运行情况204.5.2 MFC的界面情况22五、课程设计小结23参考书目24组员分工情况小组成员负责任务钟寒梅发送部分代码编写及注释，DOS下运行的服务器，客户端实现张俊威接收部
2、分代码编写及注释，相关资料整理，MFC的客户端实现张泽泉数据处理部分代码编写及注释，MFC的服务器实现， 实验报告的编写一 课程设计的目的和意义目的：设计一个基于UDP的服务器意义：UDP是TCP/IP协议族为传输层设计的两个协议之一，它在进程与进程的通信过程中，提供了有限的差错校验功能，是一种无连接的，不可靠的协议。UDP在一个较低的水平上完成进程之间的通信，在收到分组的时候没有流量控制机制也没有确认机制，适用于可靠性比较高的局域网。由于UDP采取了无连接的方式，因此协议简单，在一些特定的应用中协议运行效率高。UDP适合一些实时的应用，如IP电话，视频会议，它们要求源主机以恒定的速率发送数据
3、，并且在网络出现拥塞时，可以丢失一些数据，但是延迟不能太大。基于这些特点，流式多媒体通信、多播等应用在传输层采用的就是UDP协议。因为UDP具有TCP所望尘莫及的速度优势。虽然TCP协议中植入了各种安全保障功能，但是在实际执行的过程中会占用大量的系统开销，无疑使速度受到严重的影响。反观UDP由于排除了信息可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大降低了执行时间，使速度得到了保证。二、课程设计的内容和要求编写程序，设计UDP服务器。因为考虑到实时性，所以选择UDP为主要的网络通信技术。(1)程序能流畅地完成信息内容的传输和接收。(2)要能对多个客服端进行管理。需要通过UDP模拟多
4、个客服端连接验证的情况。(3)操作系统、使用语言和编译环境不限，但在作业中必须注明。三、课程设计的相关技术(1) UDP协议技术UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。(2) C+编程技术(3) TCP/IP协议技术在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。TCP为两台主机提供高可靠
5、性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。由于运输层提供了高可靠性的端到端的通信，因此应用层可以忽略所有这些细节。而另一方面，UDP则为应用层提供一种非常简单的服务。它只是把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。任何必需的可靠性必须由应用层来提供。(4) TCP/IP协议与Winsock网络编程接口Winsock规范不是一种网络协议，而是一套开放的、支持多种协议的Windows写的网络编程接口。Winsock可以访问很多种网络协议，可以把它当作一种协议的封装。现在
6、的Winsock已经基本上实现了与协议无关，可以使用Winsock来调用协议的功能(5) Winsock API的使用下面给出了使用Winsock进行编程时涉及的主要函数：WSAStartup函数、WSACleanup函数、socket函数、closesocket函数、send函数、recv函数、bind函数、listen函数、accept函数、connect函数 四、课程设计过程4.1设计思路设计UDP服务器的过程如下所示。首先，创建又一个Socket并监听。然后启动线程接收数据。用一个链表保存所有连上的客户，并通知连接成功。这样，客户就有机会处理这一事件并作一些动作。最后，当客户断开时，向
7、服务器发送一个事件，服务器就可以做一些收尾工作。其中最关键的部分是收发部分和数据处理部分。4.2服务器的主要工作流程如图1所示：Bind()Socket()Readfrom()等待客户请求处理服务请求Sendto()Close()Socket()Bind()Sendto()Readfrom()Close()服务请求服务应答服务器客户机图1 服务器工作流程 客户机一方的工作流程如下：(1) 打开通信信道(申请一个套接字)，并连接到服务器在主机的保留端口，该端口对应服务器的UDP进程。(2) 向服务器发出请求报文，等待接收应答。(3) 从服务器方收到最终应答结果，或在不再请求时关闭信道并终止客户机
8、进程。服务器一方的工作流程如下：(1) 打开通信信道(申请一个套接字)，通知本地主机在某一保留端口接收客户机请求。(2) 等待客户机请求到达指定端口。(3) 接收到请求，启动一个新进程处理用户请求，同时释放旧进程以响应新的客户请求，一旦服务完成，关闭新进程与客户的通信链路。(4) 继续等待客户机请求。(5) 如果不想响应客户机请求，关闭服务器进程。4.3主要功能模块如下：(1) 发送BOOL CUdpSock:SendBuffer(char *buff, DWORD dwBufSize,struct sockaddr FAR *lpTo)m_lock.Lock();/锁定WSABUF wsab
9、uf;/建立结构体WSAOVERLAPPED over;/建立结构体DWORD dwrecv;/定义 DWORD dwFlags=0;/定义DWORD dwRet;/定义BOOL fPending;/定义int nRet;/定义/建立 WSABUF和WSAOVERLAPPED 两个结构体/memset(&over,0,sizeof(WSAOVERLAPPED); /用给定字符填充缓冲区wsabuf.buf = buff; /缓冲区赋值wsabuf.len = dwBufSize; /长度赋值over.hEvent = WSACreateEvent(); /创建事件fPending = FALS
10、E;nRet = WSASendTo(m_Socket,/ 套接字&wsabuf,/ 结构体1,/ 缓冲池参数&dwRecv,/ 接受的字节数dwFlags,/ 标记lpTo,sizeof(sockaddr),&over,/ 结构体NULL);/ 函数完成if (nRet != 0)int erro = WSAGetLastError();if (erro = WSA_IO_PENDING)fPending = TRUE; /检测是否是因为传输未完成而造成的错误elseTRACE1(CUdpSock:SendBuffer erro %dn,erro); /给出出错信息CloseHandle(o
11、ver.hEvent);return FALSE;/ 如果是I/O未完成/if (fPending)/等待完成请求或结束事件 /dwRet = WaitForSingleObject(over.hEvent,60000);/判断是否是接收方发出的信号/if (dwRet = WAIT_TIMEOUT)/WAIT_OBJECT_0/WAIT_TIMEOUTCloseHandle(over.hEvent); /关闭一个内核对象TRACE(WAIT_TIMEOUT发送失败n,NULL); /提示发送失败return FALSE;/返回if (dwRet != WAIT_OBJECT_0)/WAIT_
12、OBJECT_0/WAIT_TIMEOUTCloseHandle(over.hEvent);/关闭一个内核对象TRACE(发送失败n,NULL);/提示发送失败return FALSE;/返回/查看I/O信息/if (!WSAGetOverlappedResult( m_Socket,/套接字&over,&dwRecv,FALSE,&dwFlags)CloseHandle(over.hEvent);/关闭一个内核对象TRACE(WSAGetOverlappedResult发送失败n,NULL);/提示发送失败return FALSE;/返回CloseHandle(over.hEvent);/关
13、闭一个内核对象TRACE(发送成功n,NULL);/提示发送成功m_lock.Unlock();/解除锁定return TRUE;/返回(2) 接收BOOL CUdpSock:RecvRequest(LPBYTE pBuf,DWORD dwBufSize,struct sockaddr FAR *lpFrom) /清空接收缓冲区memset(pBuf,0,dwBufSize); /建立 WSABUF和WSAOVERLAPPED 两个结构体 wsabuf.buf=(char *)pBuf; wsabuf.len=dwBufSize;memset(&over,0,sizeof(WSAOVERLAP
14、PED); /用给定的字符串填充缓冲区over.hEvent=m_hEventSock;dwFlags=0;fPending=FALSE;int sizeAddr=sizeof(sockaddr_in); /返回参数所占的字节数nRet=WSARecvFrom( /接受数据m_Socket,&wsabuf,1,&dwRecv,&dwFlags,lpFrom,&sizeAddr,&over,NULL);if(nRet!=0) /判断传输是否正常完成if (WSAGetLastError() != WSA_IO_PENDING)return FALSE;elsefPending = TRUE;/如
15、果完成if(fPending) /等待结束请求或退出事件hEvents0 = over.hEvent;hEvents1 = m_hEventExit;dwRet = WaitForMultipleObjects(2, hEvents, FALSE, INFINITE);/判断是否是接收方发出的信号/if (dwRet != 0)return FALSE;if (!WSAGetOverlappedResult(m_Socket,&over,&dwRecv,FALSE,&dwFlags)return FALSE;/接收结束/m_translate = dwRecv;return TRUE;(3)
16、数据处理部分BOOL CUdpSock:DelWithResData(struct sockaddr FAR *lpFrom)DWORD lenPag = sizeof(PackHead);DWORD start = 0;DWORD onePagLeft = 0;SockPags pags;if(m_bFillHead)/判断缓冲区的长度onePagLeft = m_PackHead.len - lenPag;if(m_SimpleIOBuffer.GetBufferLen() onePagLeft)TRACE(There is no enough packege length! 1n);re
17、turn FALSE;ASSERT(onePagLeft Excute(&pags,lpFrom);m_bFillHead = FALSE;DelWithResData(lpFrom);delete pags.buff;elsewhile(m_SimpleIOBuffer.Read(char*)&m_PackHead,lenPag)if(m_PackHead.ID0 != T & m_PackHead.ID1 != P)m_SimpleIOBuffer.Reset();m_bFillHead = FALSE;TRACE(There is packege2 is erro!n);return F
18、ALSE;m_bFillHead = TRUE;onePagLeft = m_PackHead.len - lenPag;if(m_SimpleIOBuffer.GetBufferLen() onePagLeft)TRACE(There is no enough packege length! 2n);return FALSE;ASSERT(onePagLeft Excute(&pags,lpFrom);m_bFillHead = FALSE;delete pags.buff;return TRUE;void CUdpSock:OnRead() m_translate=0; sockaddr_
19、in addrfro; memset(&addrfro,0,sizeof(sockaddr_in); addrfro.sin._family=AF_INET; /如果没有接收请求就返回到读信息函数 if(!RecvRequest(LPBYTE)m_wsaInBuffer.buf, sizeof(m_byInBuffer),(sockaddr*)&addrfro) TRACE(CClientOverlappedSock:OnReadn); return;/如果m_translate不为0，则向m_SimpleIOBuffer缓冲区写信息if(m_translate) m_SimpleIOBuff
20、er.Write(m_wsaInBuffer.buf,m_translate); try /处理收到的信息 DelWithResData(sockaddr*)&addrfro); catch(.) TRACE(Udp DelWithResData erro!n); memset(&m_PackHead,0,sizeof(PackHead); m_bFillHead=FALSE; m_SimpleIOBuffer.Notify();return;一，注意有一个缓冲区m_SimpleIOBuffer主要用来保证每次收发的完整性。然后就是c+异常机制，主要是为了稳定性。二， 在CUdpSock:De
21、lWithResData的处理部分，有很多保护措施。这很重要。然后从CUdpSock派生一个CSverUdpSock如下:#include UdpSock.h#include ClientUdpConnect.h#include afxtempl.hclass CSverUdpSock : public CUdpSock public:virtualvoid Close();int GetClientCount();CClientUdpConnect* GetClient(struct sockaddr FAR *lpFrom);virtual void OnRead();virtual vo
22、id OnAccept(struct sockaddr FAR *lpFrom);virtual void ShutDown(struct sockaddr FAR *lpFrom);virtual void ShutDown(CClientUdpConnect *_pClient);virtual void OnShutDown(struct sockaddr FAR *lpFrom);void CloseAllClients();CSverUdpSock();virtual CSverUdpSock();CObList m_clients;CObList m_willbedeletecli
23、ents;CCriticalSection m_lockFreeClients;private:virtual BOOL Accept(struct sockaddr FAR *lpFrom);BOOL IsAlreadyExit(struct sockaddr FAR *lpFrom);CCriticalSection m_lockClients;CEvent m_timer;protected:void AddDeathClient(CClientUdpConnect *_pClient);void FreeClients();4.4程序实现部分如下：(1) 客户端程序如下：#includ
24、e #include #pragma comment(lib, WS2_32) / 链接到WS2_32.lib BOOL InitWinsock();/初始化winsockvoid main()SOCKET socket1; /定义套接字InitWinsock();/初始化winsockstruct sockaddr_in server; /定义结构体int len =sizeof(server); /定义结构体的长度server.sin_family=AF_INET; /server的地址族server.sin_port=htons(1000); /server的监听端口server.sin
25、_addr.s_addr=inet_addr(172.16.93.187); /server的地址 socket1=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); /给套接字赋值while (1) /使可以循环输入char buffer1024=0; /定义缓冲区printf(input messagen); / 提示输入scanf(%s,buffer); /输入if (strcmp(buffer,bye)=0) /比较字符串break;if (sendto(socket1,buffer,sizeof buffer,0,(struct sockaddr*)&server,len)!
26、=SOCKET_ERROR) /发送数据if (recvfrom(socket1,buffer,sizeof buffer,0,(struct sockaddr*)&server,&len)!=SOCKET_ERROR) /接受数据printf(rece from server:%sn,buffer);closesocket(socket1); /关闭套接字BOOL InitWinsock()int Error;WORD VersionRequested;/版本号 WSADATA WsaData;VersionRequested=MAKEWORD(2,2); /版本2的套接字Error=WSA
27、Startup(VersionRequested,&WsaData); /启动WinSock2if(Error!=0) return FALSE; /加载套接字库 失败则返回elseif(LOBYTE(WsaData.wVersion)!=2|HIBYTE(WsaData.wHighVersion)!=2) /判断版本WSACleanup(); /解除绑定并释放空间return FALSE;return TRUE;/如果不是版本2则退出(2) 服务器端程序如下#include #include #pragma comment(lib, WS2_32) / 链接到WS2_32.lib BOOL
28、InitWinsock();void main()SOCKET socket1;/定义套接字InitWinsock();struct sockaddr_in local;struct sockaddr_in from;int fromlen =sizeof(from);local.sin_family=AF_INET;local.sin_port=htons(1000); /监听端口local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; /本机socket1=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);bind(socket1,(struct sockaddr*)&l
29、ocal,sizeof local);while (1)char buffer1024=0;printf(waiting for message from others-n);if (recvfrom(socket1,buffer,sizeof buffer,0,(struct sockaddr*)&from,&fromlen)!=SOCKET_ERROR)printf(Received datagram from %s-%sn,inet_ntoa(from.sin_addr),buffer);/给cilent发信息sendto(socket1,buffer,sizeof buffer,0,(
30、struct sockaddr*)&from,fromlen);Sleep(500);closesocket(socket1);BOOL InitWinsock()int Error;WORD VersionRequested;WSADATA WsaData;VersionRequested=MAKEWORD(2,2);Error=WSAStartup(VersionRequested,&WsaData); /启动WinSock2if(Error!=0)return FALSE;elseif(LOBYTE(WsaData.wVersion)!=2|HIBYTE(WsaData.wHighVer
31、sion)!=2)WSACleanup();return FALSE;return TRUE;4.5 程序运行结果截图4.5.1 Dos下的测试运行情况：（1） 查询IP地址：得到IP地址为 172.16.93.187 图1 查询IP地址（2） 将IP地址为172.16.93.187的计算机作为客户端的结果如图2图2：客户端发送信息（3） 服务器接受信息的情况 图3：服务器接受信息的状况4.5.2 MFC的界面情况：五、课程设计小结 我们这组的课题是UDP服务器设计，其主要研究内容在于实现文件的传输及接收。我们首先是了解UDP的定义，即确定UDP究竟是个什么协议，它有些什么性质和特征，它应用于
32、那些方面。经过了解知道了UDP是TCP/IP协议族为传输层设计的两个协议之一，它在进程与进程的通信过程中，提供了有限的差错校验功能，是一种无连接的、不可靠的协议。分析后知道了UDP其实就是用来实现网络中文件的传输和接收的协议。知道它的实质后，接下来我们就开始思考具体的UDP实现的程序，该程序分为客户端和服务器端两部分，客户端主要是执行文件或消息的发送，服务器端则主要是接收这些内容。整个程序最重要也是最有难度的部分就是如何把发送和接收两部分联系在一起，经过查阅了一些资料，我们终于攻克了这个难题，这样我们就把程序的功能充分的实现出来了。同时在编写MFC下的服务器和客户端时，要注意安全处理种种联接请
33、求和断开请求。 而且这次的课程设计过程中，我们接触到了全新的编程方法-Winsock，使我们学到了新知识。具体的，通过这次的课程设计，我们掌握了如下的一些新知识：（1）Winsock库的加载和卸载等。（2）UDP套接字的创建、绑定和关闭。（3）各张套接字选项的设定，如广播类型、重用类型、数据报的TTL值等。（4）UDP数据报的发送和接收方法。（5）Winsock中加入组播组的方法。参考书目1吴功宜胡晓英张仁何云王宁.计算机网络课程设计.机械工业出版社，2007年12月2张尧学郭国强王晓春赵艳标.计算机网络与Internet教材（第二版）.清华大学出版社，2006年11月3UDP服务器设计过程总结 中科设计园文章
