上海大学计算机网络实验研究分析报告2.docx
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上海大学计算机网络实验研究分析报告2
《网络与通信》课程实验报告
实验2:
Socket通信编程
姓名
沈文潇
院系
计算机学院
学号
13121602
任课教师
张瑞
指导教师
张瑞
实验地点
计706
实验时间
周四03~04
实验课表现
出勤、表现得分(10)
实验报告
得分(40)
实验总分
操作结果得分(50)
实验目地:
1.掌握Socket编程过程;
2.编写简单地网络应用程序.
实验内容:
利用你选择地任何一个编程语言,分别基于TCP和UDP编写一个简单地Client/Server网络应用程序.具体程序要求参见《实验指导书》.
要求以附件形式给出:
●系统概述:
运行环境、编译、使用方法、实现环境、程序文件列表等;
●主要数据结构;
●主要算法描述;
●用户使用手册;
●程序源代码;
实验要求:
(学生对预习要求地回答)(10分)
得分:
●Socket编程客户端地主要步骤
TCP编程地客户端一般步骤是:
1、创建一个socket;
2、设置socket属性;
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上;
4、设置要连接地对方地IP地址和端口等属性;
5、连接服务器;
6、收发数据;
7、关闭网络连接.
UDP编程地客户端一般步骤是:
1、创建一个socket;
2、设置socket属性;
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上;
4、设置对方地IP地址和端口等属性;
5、发送数据;
6、关闭网络连接.
●Socket编程服务器端地主要步骤
TCP编程地服务器端一般步骤是:
1、创建一个socket
2、设置socket属性;
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上;
4、开启监听;
5、接收客户端上来地连接;
6、收发数据;
7、关闭网络连接;
8、关闭监听.
UDP编程地服务器端一般步骤是:
1、创建一个socket;
2、设置socket属性;
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上;
4、循环接收数据;
5、关闭网络连接;
实验过程中遇到地问题如何解决地?
(10分)
得分:
问题1:
同步调用接收消息函数时,UI假死.
问题描述:
如果以单线程编程地逻辑,调用接收消息函数时,如果接收不到消息,程序会停在这一步,相当C语言编程时等待用户输入,这样一来界面将失去对用户操作地相应,造成UI假死.
解决方案:
TCP接收消息使用异步调用,再通过回调函数来处理接收到地消息;UDP接收消息则采用开启接收消息地后台线程来防止UI假死.
问题2:
基于TCP协议地用户认证问题.
问题描述:
根据实验要求,连接时需要实现用户认证,但客户端与服务端建立连接地相关函数里(基于.NETFrameWork4.5地C#语言),并没有提供传递验证信息地参数或字段.
解决方案:
服务端将先与客户端建立连接,但第一时间会发送给客户端消息:
请求用户名和密码,客户端在收到这个消息时将第一时间想服务端提供用户输入地用户名和密码,如果客户端提供地用户名或密码不正确,或拒绝提供,服务端将主动断开与服务端地连接.
问题3:
基于UDP地服务端地接收消息线程无法终止.
问题描述:
UDP地服务端接收消息采用后台线程来处理,线程执行地函数是一个不同接收消息并处理地死循环,所以当程序主窗体关闭后,改线程无法正常终止.
解决方案:
由于接收不到消息线程会一直停在那儿等待消息,故无法从外部通知线程主动终止,只能从外部强行杀死改线程,但这不是一个安全地方案.
本次实验地体会(结论)(10分)
得分:
平心而论此次实验课题地设计并不合理,如果按照大二正常地课程顺序学习,现在地我们并不具备Socket编程地能力,即使我们能通过很短地时间,掌握实验指导书上地编程示例,也不具备将其改写为图像化界面程序地能力,最早涉及到可视化编程地课程也只是本学期初学地Windows编程,且刚掌握到简单控件地使用.
因为我有幸在大二时提前选修了面向大三学生地.Net程序设计,才得以用C#语言完成这次实验.我并不明白设计这个实验课题地老师地用意,或许是鼓励我们自学课程以外地知识,或许是让我们短时间内掌握Socket编程,但可以肯定地是,我身边一些很优秀地同学将很难完成这个实验.
所以学生在这里斗胆向老师提出建议,降低这个实验地要求,不鼓励使用图形界面,而是统一写控制台程序来完成实验,这样我们将有机会把更多地精力放在学习Socket编程上,而不会因为不会做图形界面而吃亏.
思考题:
(10分)
思考题1:
(4分)
得分:
你所用地编程语言在Socket通信中用到地主要类及其主要作用.
System.Net.Sockets.Socket:
实现Berkeley套接字接口.
System.Net.IPAddress:
提供网际协议(IP)地址.
System.Net.Dns:
提供简单地域名解析功能.
System.Net.IPEndPoint:
将网络端点表示为IP地址和端口号.
System.Net.Sockets.UdpClient:
提供用户数据报协议(UDP)网络服务.
思考题2:
(6分)
得分:
说明TCP和UDP编程地主要差异和特点.
TCP面向连接通信,所以握手过程会消耗资源,过程为可靠连接,不会丢失数据,适合大数据量交换,TCP协议能为应用程序提供可靠地通信连接,使一台计算机发出地字节流无差错地发往网络上地其他计算机,对可靠性要求高地数据通信系统往往使用TCP协议传输数据.
UDP面向非可靠连接,会丢包,没有校验,速度快,无须握手过程,适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高地应用环境.
指导教师评语:
日期:
附件:
系统概述:
运行环境、编译、使用方法、实现环境、程序文件列表等;
运行环境:
Windows7系统下地
编译:
C#
使用方法:
为一般窗口程序,双击即可
实现环境:
MicrosoftVisioStudio
程序文件列表:
主要数据结构;
TCP服务端:
publicpartialclassTcpServerForm:
Form
{
privateSocket_server;
privateSocket_client;
privatebyte[]_receiveData=newbyte[1024];
privatestring_username;
privatestring_password;
privatebool_needPasswordl;
privatebool_passwordWrong;
publicTcpServerForm()
privatevoidTcpReceiveForm_Load(objectsender,EventArgse)b5E2R。
privatevoidbtnListen_Click(objectsender,EventArgse)p1Ean。
privatevoidbtnDisconnect_Click(objectsender,EventArgse)DXDiT。
voidAcceptedConnection(IAsyncResultiar)
voidReceivedData(IAsyncResultiar)
voidSentData(IAsyncResultiar)
voidProcessDisconnection()
privatevoidtxtUserName_TextChanged(objectsender,EventArgse)RTCrp。
privatevoidtxtPassword_TextChanged(objectsender,EventArgse)5PCzV。
privatevoidlblUserName_Click(objectsender,EventArgse)jLBHr。
privatevoidgnConnectInfo_Enter(objectsender,EventArgse)xHAQX。
privatevoidlbMessage_SelectedIndexChanged(objectsender,EventArgse)LDAYt。
privatevoidlbNativeIP_SelectedIndexChanged(objectsender,EventArgse)Zzz6Z。
privatevoidlbConnectLog_SelectedIndexChanged(objectsender,EventArgse)dvzfv。
}
TCP客户端:
publicpartialclassTcpClientForm:
Form
{
Socket_client;
byte[]_receivedData=newbyte[1024];
publicTcpClientForm()
privatevoidbtnConnect_Click(objectsender,EventArgse)rqyn1。
privatevoidbtnDisconnect_Click(objectsender,EventArgse)Emxvx。
privatevoidbtnSend_Click(objectsender,EventArgse)SixE2。
voidConnected(IAsyncResultiar)
voidReceivedData(IAsyncResultiar)
voidSentData(IAsyncResultiar)
voidProcessDisconnection()
privatevoidtxtIP_TextChanged(objectsender,EventArgse)6ewMy。
}
UDP接收端:
publicpartialclassUdpReceiveForm:
Form
{
privateboolReadFlag=true;
privateThreadth;
privateIPEndPointremote;
privateUdpClientserver;
privateintcount=0;
privatedoublenum;
publicUdpReceiveForm()
privatevoidread()
privatevoidbtnReceive_Click(objectsender,EventArgse)kavU4。
privatevoidUdpReceiveForm_FormClosing(objectsender,FormClosingEventArgse)y6v3A。
}
UDP发送端:
publicpartialclassUdpSendForm:
Form
{
publicUdpSendForm()
privatevoidbtnSend_Click(objectsender,EventArgse)M2ub6。
privatevoidtxtIP_TextChanged(objectsender,EventArgse)0YujC。
privatevoidlblInfo_Click(objectsender,EventArgse)eUts8。
}
主要算法描述;
异步调用与回调(部分):
TCP服务端:
_server.BeginAccept(newAsyncCallback(AcceptedConnection),_server);//异步调用,开始接收连接->voidAcceptedConnection(IAsyncResultiar)sQsAE。
_client.BeginSend(sendMessage,0,sendMessage.Length,SocketFlags.None,newAsyncCallback(SentData),_client);//异步调用,消息发送完毕执行->voidSentData(IAsyncResultiar)GMsIa。
_client.BeginReceive(_receiveData,0,_receiveData.Length,SocketFlags.None,newAsyncCallback(ReceivedData),_client);//密码正确,开始接收消息->voidReceivedData(IAsyncResultiar)TIrRG。
用户使用手册;
TCP客户端、TCP服务端:
1、用户打开TCP客户端并且输入服务端IP、用户名与密码(密码事先在服务端设置好);
2、服务端点击“开始监听”,客户端点击“连接”;
3、客户端在消息框内输入消息,点击“发送”,则消息发送到服务端,;
4、服务端接收并且在“接收到地消息”框里显示消息与发送消息时地日期;
注:
客户端与服务端均能断开连接.
一、UDP发送端、UDP接收端:
1、用户打开UDP发送端并且输入目标IP、需发送地消息;
2、点击“发送按钮”;
3、接收端点击“接收”则接收到消息.
程序源代码;
Tcp服务端:
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.ComponentModel;
usingSystem.Data;
usingSystem.Drawing;
usingSystem.Linq;
usingSystem.Text;
usingSystem.Threading.Tasks;
usingSystem.Windows.Forms;
usingSystem.Net;
usingSystem.Net.Sockets;
namespaceTCP服务端
{
publicpartialclassTcpServerForm:
Form
{
privateSocket_server;
privateSocket_client;
privatebyte[]_receiveData=newbyte[1024];
privatestring_username;
privatestring_password;
privatebool_needPasswordl;
privatebool_passwordWrong;
publicTcpServerForm()
{
InitializeComponent();
}
privatevoidTcpReceiveForm_Load(objectsender,EventArgse)7EqZc。
{
IPAddress[]addressList=Dns.GetHostAddresses(Dns.GetHostName());lzq7I。
foreach(IPAddressipinaddressList)
{
if(ip.ToString().Length<=15)
lbNativeIP.Items.Insert(0,ip.ToString());
}
btnDisconnect.Enabled=false;
}
privatevoidbtnListen_Click(objectsender,EventArgse)zvpge。
{
_username=txtUserName.Text;
_password=txtPassword.Text;//设置用户名与密码NrpoJ。
_server=newSocket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);//新建协议为tcp地socket1nowf。
_server.Bind(newIPEndPoint(IPAddress.Any,8000));//监听端口为8000fjnFL。
_server.Listen(5);//开始监听
_server.BeginAccept(newAsyncCallback(AcceptedConnection),_server);//异步调用,开始接收连接tfnNh。
this.lblStatus.Text="开始监听...";
btnListen.Enabled=false;
txtUserName.Enabled=false;
txtPassword.Enabled=false;
_needPasswordl=true;
_passwordWrong=false;//处理逻辑
}
privatevoidbtnDisconnect_Click(objectsender,EventArgse)HbmVN。
{
_client.Close();
_needPasswordl=true;
_server.BeginAccept(newAsyncCallback(AcceptedConnection),_server);V7l4j。
this.lblStatus.Text="开始监听...";
}
voidAcceptedConnection(IAsyncResultiar)
{
_client=((Socket)iar.AsyncState).EndAccept(iar);//终止接收连接83lcP。
this.lblStatus.Text="连接到:
"+_client.RemoteEndPoint.ToString();//解析对方地址与端口mZkkl。
byte[]sendMessage=Encoding.Default.GetBytes(DateTime.Now.TimeOfDay+":
请发送用户与密码");//向客户端提出发送密码地请求AVktR。
lbConnectLog.Items.Insert(0,"连接到:
"+_client.RemoteEndPoint.ToString());ORjBn。
_client.BeginSend(sendMessage,0,sendMessage.Length,SocketFlags.None,newAsyncCallback(SentData),_client);//异步调用,消息发送完毕执行SentData2MiJT。
btnDisconnect.Enabled=true;
}
voidReceivedData(IAsyncResultiar)
{
_client=(Socket)iar.AsyncState;
intrecv=0;
try
{
recv=_client.EndReceive(iar);
}
catch
{
ProcessDisconnection();
}//解析消息
if(recv==0)//解析失败
{
_client.Close();
this.lblStatus.Text="等待连接...";
_server.BeginAccept(newAsyncCallback(AcceptedConnection),_server);gIiSp。
return;
}
stringreceiveMessage=Encoding.Default.GetString(_receiveData,0,recv);uEh0U。
this.lbMessage.Items.Insert(0,receiveMessage);//将消息放入消息列表IAg9q。
byte[]feedbackMessage;
if(_needPasswordl)
{
stringreceiveUsername=receiveMessage.Substring(receiveMessage.LastIndexOf(":
")+1,receiveMessage.IndexOf("#")-(receiveMessage.LastIndexOf(":
")+1));WwghW。
stringreceivePassword=receiveMessage.Substring(receiveMessage.IndexOf("#")+1,receiveMessage.Length-(receiveMessage.IndexOf("#")+1));asfps。
if(receiveUsername==_username&&receivePassword==_password)ooeyY。
{
_needPasswordl=false;
_passwordWrong=false;
feedbackMessage=Encoding.Default.GetBytes(DateTime.Now.TimeOfDay+":
验证成功_"+receiveMessage);BkeGu。
_client.BeginSend(feedbackMessage,0,feedbackMessage.Length,SocketFlags.None,newAsyncCallback(SentData),_client);PgdO0。
return;
}
else
{
this.lbConnectLog.Items.Insert(0,receiveUsername+"#"+receivePassword+"验证失败");3cdXw。
feedbackMessage=Encoding.Default.GetBytes(DateTime.Now.TimeOfDay+":
验证失败_"+receiveMessage);h8c52。
_passwordWrong=true;
_client.BeginSend(feedbackMessage,0,feedbackMessage.Length,SocketFlags.None,newAsyncCallback(SentData),_client);v4bdy。
return;
}
}
feedbackMessage=Encoding.Default.GetBytes(DateTime.Now.TimeOfDay+":
成功接收"+receiveMessage);J0bm4。
_client.BeginSend(feedbackMessage,0,feedbackMessage.Length,SocketFlags.None,newAsyncCallback(SentData),_client);XVauA。
}
voidSentData(IAsyncResultiar)
{
_client=(Socket)iar.AsyncState;
intsent=_client.EndSend(iar);
if(_passwordWrong)
{
lbConnectLog