一、题目：通过套接字连接进行一对一聊天通信
二、实验要求：
实现一个一对一的聊天程序。
基本过程如下：服务器首先启动，创建套接字后等待客户的连接；客户启动以后，创建套接字，然后和服务器建立连接；连接建立后，客户机和服务器可以通过建立的套接字连接进行通信。
服务器和客户端可以是一台电脑的两个进程，也可以分别部署在两台电脑上。
三、原理概述:
套接字Socket是一种双向的通信接口，可以通过这个端口与任何一个具有Socket端口的计算机通信，套接字是网络通信的基础。
Socket在Windows以句柄的形式被创建。
使用Socket进行网络通信必须包含下面的几种信息：双方认可的协议，本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，对方主机的IP地址，对方进程的协议端口。
Socket可分为：1 数据报套接字（Datagram Sockets）——对于在TCP/IP上实现的WinSock，数据报套接字使用用户数据报协议（UDP）。
数据报套接字提供了一种不可靠的、非连接的数据包通信方式。
2 流式套接字（Stream Sockets）——流式套接字使用传输控制协议（TCP）。
流式套接字可以将数据按顺序无重复地发送到目的地，它提供的是一种可靠的、面向连接的数据传输方式。
不管是对单个的数据报，还是对数据包，流式套接字都提供了一种流式数据传输。
VC++对网络编程的支持有socket支持，Winlnet支持，MAPI和ISAPI支持等。
其中Windows Sockets API是TCP/IP网络环境里，也是Internet上进行开发最为通用的API。
IP地址:IP Address就是依照TCP/IP协议分配给本地主机的网络地址,就向两个进程要通讯,任一进程要知道通讯对方的位置,位置如何来确定,就用对方的IP
端口号:用来标识本地通讯进程,方便OS提交数据.就是说进程指定了对方进程的网络IP,但这个IP只是用来标识进程所在的主机,如何来找到运行在这个主机的这个进程呢,就用端口号.
连接:指两个进程间的通讯链路.
一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成，并且只能使用同一种高层协议。
也就是说，不可能通信的一端用TCP协议，而另一端用UDP协议。
因此一个完整的网间通信需要一个五元组来标识：
协议，本地地址，本地端口号，远地地址，远地端口号
这样一个五元组，叫做一个相关association，即两个协议相同的半相关才能组合成一个合适的相关，或完全指定组成一连接。
在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器模式(Client/Server model)，即客户向服务器发出服务请求，服务器接收到请求后，提供相应的服务。
客户/服务器模式的建立基于以下两点：首先，建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等，需要共享，从而造就拥有众多资源的主机提供服务，资源较少的客户请求服务这一非对等作用。
其次，网间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间既不存在父子关系，又不共享内存缓冲区，因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系，为二者的数据交换提供同步，这就是基涌纪纪户/服务器模式的TCP/IP。
四．设计方案：
设计原理图：
解决方案
基于TCP连接Socket聊天程序
基于该连接的聊天程序需要至少具备一个服务器端（Server）和一个客户端（Client）。
在本程序中，一个用户作为Server端，另一个用户作为Client端。
也就是说，作为Server端的用户，需要首先启动程序，等待Client端的连接请求。
当TCP连接握手以后，双方方可进行交互。
在本程序中Server端并不是单独存在。
它也可以向他的Client端发送消息。
当Client端与Server端握手以后，Server端需要首先发起会话；Client端在收到消息后再回复一条消息给Server端；同样，Server 端在收到消息后再回复一条消息给Client端……以此类推。
五．程序编写：
Server.h代码如下：
#include <Afxwin.h>
#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>
#include <conio.h>
#include<list>
#include <iostream>
using namespace std;
class CChatServer
{
public:
CChatServer();
~CChatServer();
bool IsConnected(){return m_bIsConnected;} // 返回连接状态
void StartListenClient(); // Listen to client
int SendMessagePort(string sMessage); // 向所有客户端发消息
int RecClient(SOCKET sRecSocket); //接收客户端数据
private:
bool m_bIsConnected; // true - connected false - not connected
int m_iServerPort;
list<SOCKET> m_vClientList; // All socket connected to client
SOCKET m_SClient;
SOCKET m_SListenClient; // socket listening for client calls };
Server.cpp代码如下：
#include "server.h"
CChatServer CServerObj;
UINT ServerRecThread(LPVOID pParam) //接收数据的工作线程
{
SOCKET sRecSocket = (SOCKET)pParam;
while(1)
{
if(CServerObj.RecClient(sRecSocket))
break;
}
return 0;
}
UINT ServerListenThread(LPVOID pParam) //监听端口建立连接的工作线程
{
while(1)
CServerObj.StartListenClient();
return 0;
}
CChatServer::CChatServer() //对象CChatServer的构造函数
{
cout << "Starting up TCP Chat server\n";
m_bIsConnected = false;
WSADATA wsaData;
sockaddr_in local;
int wsaret=WSAStartup(0x101,&wsaData);//应用程序调用的第一个Windows Sockets函数. //它允许应用程序或DLL指明Windows Sockets API的版本号及获得特定Windows Sockets实现的细节.
if(wsaret!=0)
{
return;
}
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
local.sin_port=htons((u_short)8084);
m_SListenClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建一个套接字，返回套接字描述字 if(m_SListenClient==INVALID_SOCKET)
{
return;
}
if(bind(m_SListenClient,(sockaddr*)&local,sizeof(local))!=0) //把本地协议的地址赋予一个套接字
{
return;
}
if(listen(m_SListenClient,10)!=0)//监听该端口
{
return;
}
m_bIsConnected = true;
return;
}
CChatServer::~CChatServer() //对象CChatServer的析构函数
{
closesocket(m_SListenClient);//关闭该端口
WSACleanup();
}
void CChatServer::StartListenClient()
{
sockaddr_in from;
int fromlen=sizeof(from);
m_SClient=accept(m_SListenClient,
(struct sockaddr*)&from,&fromlen);//产生与客户进行TCP连接通信的套接字并返回已连接客户端的协议地址
if(m_SClient != INVALID_SOCKET)
m_vClientList.push_back(m_SClient);
AfxBeginThread(ServerRecThread,(void *)m_SClient);//启动接收线程，用m_SClient套接字与客户端通话
}
int CChatServer::SendMessagePort(string sMessage)//向各个客户端发送服务器数据
{
int iStat = 0;
list<SOCKET>::iterator itl;
if(m_vClientList.size() == 0)
return 0;
for(itl = m_vClientList.begin();itl != m_vClientList.end();itl++)
{
iStat = send(*itl,sMessage.c_str(),sMessage.size()+1,0);
if(iStat == -1)
m_vClientList.remove(*itl);
}
if(iStat == -1)
return 1;
return 0;
}
int CChatServer::RecClient(SOCKET sRecSocket)//接收客户端数据成员函数
{
char temp[4096];
int iStat;
iStat = recv(sRecSocket,temp,4096,0);
if(iStat == -1)
{
m_vClientList.remove(sRecSocket);
return 1;
}
else
{
cout <<":"<<temp<<"\n";
SendMessagePort(temp);
return 0;
}
return 0;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int nRetCode = 0;
char buf[4096];
cout << "This aplication act as a chat server.\n";
cout << "Messages from any pc will be broadcasted to all connected pcs.\n";
cout << "Connect to the server pc port 8084\n";
cout << "Press ONLY ENTER to quit.\n";
cout << "=================================================\n";
if(!CServerObj.IsConnected())//判断监听端口是否建立
{
cout<<"\nFailed to initialise server socket";
cout<<"\nBye";
getch();
return 1;
}
AfxBeginThread(ServerListenThread,0);//启动监听端口建立连接的工作线程
while(gets(buf))
{
if(strlen(buf) == 0)
break;
if(CServerObj.SendMessagePort(buf))
{
cout<<"Problem in connecting to server. Check whether server is running\n";
break;
}
}
cout<<" ready to see goodbye:";
getch();
return nRetCode;
}
Client.h
#include <Afxwin.h>
#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>
#include <conio.h>
#include <iostream>
using namespace std;
class CIPMessage
{
public:
CIPMessage();
~CIPMessage();
void Init(string sIpAddress, int iPort);
int SendMessagePort(string sMessage);
int RecMessagePort();
bool IsConnected(){return m_bIsConnected;}
private:
bool m_bIsConnected; // true - connected false - not connected
string m_sServerIPAddress;
int m_iServerPort;
SOCKET conn; // socket connected to server
};
Client.cpp代码如下：
#include "client.h"
//Global Message object
CIPMessage MyMessObj;
CIPMessage::CIPMessage()//MyMessObj构造函数
{
m_bIsConnected = false;
}
void CIPMessage::Init(string sIpAddress, int iPort)//建立与服务器端得连接
{
m_sServerIPAddress = sIpAddress;
m_iServerPort = iPort;
struct hostent *hp;
unsigned int addr;
struct sockaddr_in server;
WSADATA wsaData;
int wsaret=WSAStartup(0x101,&wsaData);//应用程序调用的第一个Windows Sockets 函数.
//它允许应用程序或DLL指明Windows Sockets API的版本号及获得特定Windows Sockets 实现的细节.
if(wsaret!=0)
{
return;
}
conn=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//建立客户端套接字
if(conn==INVALID_SOCKET)
return;
addr=inet_addr(m_sServerIPAddress.c_str());//转化ip地址和端口为指定形式
hp=gethostbyaddr((char*)&addr,sizeof(addr),AF_INET);
if(hp==NULL)
{
closesocket(conn);
return;
}
server.sin_addr.s_addr=*((unsigned long*)hp->h_addr);
server.sin_family=AF_INET;
server.sin_port=htons(m_iServerPort);
if(connect(conn,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server)))//向指定服务器建立连接
{
closesocket(conn);
return;
}
m_bIsConnected = true;
return;
}
CIPMessage::~CIPMessage()//MyMessObj析构函数
{
if(m_bIsConnected)
closesocket(conn);
}
int CIPMessage::SendMessagePort(string sMessage)//向指定服务器发出数据
{
int iStat = 0;
iStat = send(conn,sMessage.c_str(),sMessage.size()+1,0);
if(iStat == -1)
return 1;
return 0;
}
int CIPMessage::RecMessagePort()//接收指定服务器数据
{
char acRetData[4096];
int iStat = 0;
iStat = recv(conn,acRetData,4096,0);
if(iStat == -1)
return 1;
cout<<"-->:"<<acRetData<<"\n";
return 0;
}
UINT MessageRecThread(LPVOID pParam)//接收指定服务器数据线程
{
while(1)
{
if(MyMessObj.RecMessagePort())
break;
}
return 0;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
char buf[4096];
cout<<"This is a client TCP/IP application\nConnecting to port 8084\n";
cout<<"\nPress ONLY ENTER to quit";
cout<<"\n===============================================\n";
FILE *fp = fopen("server.ini","r");//获取服务器端套接字地址
if(fp == NULL)
{
cout<<"\nUnable to open server.ini. Please specify server IPsddress in server.ini";
return 1; // main failed
}
string sServerAddress;
while((fgets(buf,4096,fp)) != NULL)
{
if(buf[0] == '#')
continue;
sServerAddress = buf;
}
fclose(fp);
if(sServerAddress.size() == 0)
{
cout<<"\nUnable to find server IPaddress in server.ini";
cout<<"\nPlease set server IPaddress";
cout<<"\nBYEBYE:";
getch();
return 0;
}
MyMessObj.Init(sServerAddress.c_str(),8084);//启动与服务器连接
if(!MyMessObj.IsConnected())
{
cout<<"\nUnable to connect to the IPaddress specified in server.ini";
cout<<"\nPlease check server IPaddress";
cout<<"\nready to see goodbye:";
getch();
return 0;
}
AfxBeginThread(MessageRecThread,0);//开启接收数据线程
while(gets(buf))
{
if(strlen(buf) == 0)
break;
if(MyMessObj.SendMessagePort(buf))//向服务器发送数据
{
cout<<"Problem in connecting to server. Check whether server is running\n";
break;
}
}
cout<<"\n ready to see goodbye:";
getch();
return 0;
}
server.inc代码如下：
127.0.0.1 //实现本机通信，另外，可通过更改套接字来实现异机通信.
六．结果运行与截图：
服务器和客户端是一台电脑的两个进程
服务器和客户端分别部署在两台电脑上时，一台是服务器，另一台客户端需要将服务器配置文件server.inc修改成服务器的IP地址。
七．实习心得和体会：
经过一周的实习，加深了对计算机网络的了解。
在做一对一来聊天程序时自己查阅很多资料，对socket有了更多的了解。
同时还加深了对server/client模式还有TCP 三次握手的学习，将理论运用到的实践中，并且自己学习“孙鑫C++视频教程”中的网络编程部分，学会了线程的应用和TCP与UDP关于socket聊天编程上的不同。
除此之外对socket格式、ip和Windows套接字在两种模式下执行I/O操作，阻塞和非阻塞等其他的知识进行了学习。
总之，这次实习是在与同学一起合作下完成的，加强了团队合作精神，复习所学知识且运用到了实践中，并且自学了很多的东西，这次实习经历是我以后生活和学习
中的财富。
XXXXX大学
XXXXXX学院
计算机网络与通信实习报告设计题目基于TCP的简单一对一聊天程序设计
学生专业班级
学生姓名（学号）
指导教师
完成时间2010年5月25日
实习（设计）地点机房139
2010年5月25日
课程设计成绩评定表。
