UDP服務器設計說明書

/計算機網(wǎng)絡課程設計集中上機實驗報告學生：學號：班級：專業(yè)：XX郵電大學移通學院20XX12月目錄一．課程設計的目的和意義11.1課程設計的目的11.2課程設計的意義1二．課程設計題目和要求22.1UDP服務器的設計22.2UDP服務器設計的要求22.3UDP服務器的設計原理3三．詳細設計43.1需求分析43.2相關(guān)設計53.3程序流程63.4客戶機一方的工作流程73.5服務器一方的工作流程7四．代碼及注解74.1客戶端程序代碼74.2服務器端程序9五．程序運行結(jié)果分析115.1Windows下的測試運行情況11六．課程設計小結(jié)13七．參考書目14課程設計的目的和意義1.1課程設計的目的目的：設計一個基于UDP的服務器1.2課程設計的意義意義：UDP是TCP/IP協(xié)議族為傳輸層設計的兩個協(xié)議之一.它在進程與進程的通信過程中.提供了有限的差錯校驗功能.是一種無連接的.不可靠的協(xié)議。UDP在一個較低的水平上完成進程之間的通信.在收到分組的時候沒有流量控制機制也沒有確認機制.適用于可靠性比較高的局域網(wǎng)。由于UDP采取了無連接的方式.因此協(xié)議簡單.在一些特定的應用中協(xié)議運行效率高。UDP適合一些實時的應用.如IP電話.視頻會議.它們要求源主機以恒定的速率發(fā)送數(shù)據(jù).并且在網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞時.可以丟失一些數(shù)據(jù).但是延遲不能太大。基于這些特點.流式多媒體通信、多播等應用在傳輸層采用的就是UDP協(xié)議。因為UDP具有TCP所望塵莫及的速度優(yōu)勢。雖然TCP協(xié)議中植入了各種安全保障功能.但是在實際執(zhí)行的過程中會占用大量的系統(tǒng)開銷.無疑使速度受到嚴重的影響。反觀UDP由于排除了信息可靠傳遞機制.將安全和排序等功能移交給上層應用來完成.極大降低了執(zhí)行時間.使速度得到了保證。課程設計題目和要求2.1UDP服務器的設計UDP是TCP／IP協(xié)議族為傳輸層設計的兩個協(xié)議之一.是一種無連接的.不可靠的協(xié)議。由于UDP采取了無連接的方式.因此協(xié)議簡單.在一些特定的應用中協(xié)議運行效率高。UDP適合一些實時的應用.如IP電話、視頻會議.它們要求源主機以恒定的速率發(fā)送數(shù)據(jù).并且在網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞時.可以丟失一些數(shù)據(jù).但是延遲不能太大?；谶@些特點.流式多媒體通信、多播等應用在傳輸層采用的就是UDP協(xié)議。編寫UDP服務器程序.流暢地完成視頻文件地傳輸.要能對多個客戶端進行管理。需要通過UDP模擬多個客戶端連接驗證的情況。2.2UDP服務器設計的要求編寫程序.設計UDP服務器。因為考慮到實時性.所以選擇UDP為主要的網(wǎng)絡通信技術(shù)。<1>程序能流暢地完成信息內(nèi)容的傳輸和接收。<2>要能對多個客服端進行管理。需要通過UDP模擬多個客服端連接驗證的情況。<3>操作系統(tǒng)、使用語言和編譯環(huán)境不限.但在作業(yè)中必須注明。2.3UDP服務器的設計原理UDP是一個無連接協(xié)議.傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接.當它想傳送時就簡單地去抓取來自應用程序的數(shù)據(jù).并盡可能快地把它扔到網(wǎng)絡上。在發(fā)送端.UDP傳送數(shù)據(jù)的速度僅僅是受應用程序生成數(shù)據(jù)的速度、計算機的能力和傳輸帶寬的限制；在接收端.UDP把每個消息段放在隊列中.應用程序每次從隊列中讀一個消息段。C++編程技術(shù)C++是在C語言的基礎上開發(fā)的一種集面向?qū)ο缶幊?、泛型編程和過程化編程于一體的編程語言[1]。應用較為廣泛.是一種靜態(tài)數(shù)據(jù)類型檢查的.支持多重編程的通用程序設計語言。它支持過程化程序設計.數(shù)據(jù)抽象.面向?qū)ο笤O計.制作圖標等多種程序設計風格。TCP/IP協(xié)議技術(shù)在T

C

P

/

I

P協(xié)議族中.有兩個互不相同的傳輸協(xié)議：

T

C

P〔傳輸控制協(xié)議和U

D

P〔用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。T

C

P為兩臺主機提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信。它所做的工作包括把應用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小塊交給下面的網(wǎng)絡層.確認接收到的分組.設置發(fā)送最后確認分組的超時時鐘等。由于運輸層提供了高可靠性的端到端的通信.因此應用層可以忽略所有這些細節(jié)。而另一方面.

U

D

P則為應用層提供一種非常簡單的服務。它只是把稱作數(shù)據(jù)報的分組從一臺主機發(fā)送到另一臺主機.但并不保證該數(shù)據(jù)報能到達另一端。任何必需的可靠性必須由應用層來提供。TCP/IP協(xié)議與Winsock網(wǎng)絡編程接口Winsock規(guī)范不是一種網(wǎng)絡協(xié)議.而是一套開放的、支持多種協(xié)議的Windows寫的網(wǎng)絡編程接口。Winsock可以訪問很多種網(wǎng)絡協(xié)議.可以把它當作一種協(xié)議的封裝?，F(xiàn)在的Winsock已經(jīng)基本上實現(xiàn)了與協(xié)議無關(guān).可以使用Winsock來調(diào)用協(xié)議的功能WinsockAPI的使用下面給出了使用Winsock進行編程時涉及的主要函數(shù)：WSAStartup函數(shù)、WSACleanup函數(shù)、socket函數(shù)、closesocket函數(shù)、send函數(shù)、recv函數(shù)、bind函數(shù)、listen函數(shù)、accept函數(shù)、connect函數(shù)詳細設計3.1需求分析隨著信息化的全面建設和普及中.服務器的角色舉足輕重.它為計算機提供網(wǎng)絡和技術(shù)的服務.也是整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心部分.中小企業(yè)的建設會有很多波折和阻礙.前期是資金問題.在服務器方面秉著少花錢多辦事.高回報的原則。對于服務器方面能省則省.對于設置專門的技術(shù)人員維護服務器的企業(yè)也是屈指可數(shù)的.所以一般會選擇服務器租用服務和服務器代維服務.這對于服務器方面的開支就在可控成本之內(nèi)了。價格低廉.服務器有了穩(wěn)定保障.這也是目前很多中小企業(yè)的普遍做法。其次就是在挑選服務器方面.根據(jù)企業(yè)的實際業(yè)務.明確規(guī)劃服務器租用方向是很有必要的.隨著業(yè)務量的不斷上升.調(diào)整服務器的配置.從而保證資金和服務器得到充分利用。目前企業(yè)級的服務器大致有文件服務器.數(shù)據(jù)庫服務器.郵件服務器.web服務器.多媒體服務器.終端服務器等類型。這些服務器是根據(jù)企業(yè)的不同業(yè)務設置的。 UDP服務器是采用UDP協(xié)議的一類服務器的統(tǒng)稱。UDP不屬于連接型協(xié)議.因而具有資源消耗小.處理速度快的優(yōu)點.所以通常音頻、視頻和普通數(shù)據(jù)在傳送時使用UDP較多.因為它們即使偶爾丟失一兩個數(shù)據(jù)包.也不會對接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。比如我們聊天用的ICQ和QQ就是使用的UDP協(xié)議。所以根據(jù)企業(yè)的發(fā)展方向和業(yè)務要求.合理的搭配是很有必要的。3.2相關(guān)設計設計UDP服務器的過程如下所示。首先.創(chuàng)建又一個Socket并監(jiān)聽。然后啟動線程接收數(shù)據(jù)。用一個鏈表保存所有連上的客戶.并通知連接成功。這樣.客戶就有機會處理這一事件并作一些動作。最后.當客戶斷開時.向服務器發(fā)送一個事件.服務器就可以做一些收尾工作。其中最關(guān)鍵的部分是收發(fā)部分和數(shù)據(jù)處理部分。3.3程序流程Bind<>Bind<>Socket<>Readfrom<>等待客戶請求處理服務請求Sendto<>Close<>Socket<>Bind<>Sendto<>Readfrom<>Close<>服務請求服務應答服務器客戶機圖2.1服務器工作流程3.4客戶機一方的工作流程打開通信信道<申請一個套接字>.并連接到服務器在主機的保留端口.該端口對應服務器的UDP進程。向服務器發(fā)出請求報文.等待接收應答。從服務器方收到最終應答結(jié)果.或在不再請求時關(guān)閉信道并終止客戶機進程。3.5服務器一方的工作流程打開通信信道<申請一個套接字>.通知本地主機在某一保留端口接收客戶機請求。等待客戶機請求到達指定端口。接收到請求.啟動一個新進程處理用戶請求.同時釋放舊進程以響應新的客戶請求.一旦服務完成.關(guān)閉新進程與客戶的通信鏈路。繼續(xù)等待客戶機請求。如果不想響應客戶機請求.關(guān)閉服務器進程。代碼及注解4.1客戶端程序代碼#include<winsock2.h>#include<stdio.h>#pragmacomment<lib,"WS2_32">//鏈接到WS2_32.libBOOLInitWinsock<>;//初始化winsockvoidmain<>{ SOCKETsocket1;//定義套接字 InitWinsock<>;//初始化winsock structsockaddr_inserver;//定義結(jié)構(gòu)體 intlen=sizeof<server>;//定義結(jié)構(gòu)體的長度 server.sin_family=AF_INET;//server的地址族 server.sin_port=htons<1000>;///server的監(jiān)聽端口 server.sin_addr.s_addr=inet_addr<"172.16.93.187">;///server的地址 socket1=socket<AF_INET,SOCK_DGRAM,0>;//給套接字賦值 while<1>//使可以循環(huán)輸入 { charbuffer[1024]="\0";//定義緩沖區(qū) printf<"inputmessage\n">;//提示輸入 scanf<"%s",buffer>;//輸入 if<strcmp<buffer,"bye">==0>//比較字符串 break; if<sendto<socket1,buffer,sizeofbuffer,0,<structsockaddr*>&server,len>!=SOCKET_ERROR>//發(fā)送數(shù)據(jù) { if<recvfrom<socket1,buffer,sizeofbuffer,0,<structsockaddr*>&server,&len>!=SOCKET_ERROR>//接受數(shù)據(jù) printf<"recefromserver:%s\n",buffer>; } } closesocket<socket1>;//關(guān)閉套接字}BOOLInitWinsock<>{ intError; WORDVersionRequested;//版本號 WSADATAWsaData; VersionRequested=MAKEWORD<2,2>;//版本2的套接字 Error=WSAStartup<VersionRequested,&WsaData>;//啟動WinSock2 if<Error!=0> { returnFALSE; }//加載套接字庫失敗則返回 else { if<LOBYTE<WsaData.wVersion>!=2||HIBYTE<WsaData.wHighVersion>!=2>//判斷版本 { WSACleanup<>;//解除綁定并釋放空間 returnFALSE; } } returnTRUE;}//如果不是版本2則退出4.2服務器端程序#include<winsock2.h>#include<stdio.h>#pragmacomment<lib,"WS2_32">//鏈接到WS2_32.libBOOLInitWinsock<>;voidmain<>{ SOCKETsocket1;//定義套接字 InitWinsock<>; structsockaddr_inlocal; structsockaddr_infrom; intfromlen=sizeof<from>; local.sin_family=AF_INET; local.sin_port=htons<1000>;///監(jiān)聽端口 local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;///本機 socket1=socket<AF_INET,SOCK_DGRAM,0>; bind<socket1,<structsockaddr*>&local,sizeoflocal>; while<1> { charbuffer[1024]="\0"; printf<"waitingformessagefromothers\n">; if<recvfrom<socket1,buffer,sizeofbuffer,0,<structsockaddr*>&from,&fromlen>!=SOCKET_ERROR> { printf<"Receiveddatagramfrom%s--%s\n",inet_ntoa<from.sin_addr>,buffer>; ////給cilent發(fā)信息 sendto<socket1,buffer,sizeofbuffer,0,<structsockaddr*>&from,fromlen>; } Sleep<500>; } closesocket<socket1>;}BOOLInitWinsock<>{ intError; WORDVersionRequested; WSADATAWsaData; VersionRequested=MAKEWORD<2,2>; Error=WSAStartup<VersionRequested,&WsaData>;//啟動WinSock2 if<Error!=0> { returnFALSE; } else { if<LOBYTE<WsaData.wVersion>!=2||HIBYTE<WsaData.wHighVersion>!=2> { WSACleanup<>; returnFALSE; } } returnTRUE;}程序運行結(jié)果分析5.1Windows下的測試運行情況圖1：查詢IP地址將IP地址為