基于TCP協(xié)議的簡單即時(shí)通信軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于TCP協(xié)議的簡單即時(shí)通信軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1

引言1.1

課題背景即時(shí)通信是一個(gè)終端連往一個(gè)即時(shí)通信網(wǎng)路的服務(wù)。即時(shí)通信不同于e-mail在于它的交談是實(shí)時(shí)的。大部分的即時(shí)通信服務(wù)提供了presenceawareness的特性──顯示聯(lián)絡(luò)人名單，聯(lián)絡(luò)人是否在在線與能否與聯(lián)絡(luò)人交談。最早的即時(shí)通信軟件是ICQ，ICQ是英文中Iseekyou的諧音，意思是我找你。四名以色列青年于1996年7月成立Mirabilis公司，并在11月份發(fā)布了最初的ICQ版本，在六個(gè)月內(nèi)有85萬用戶注冊(cè)使用。在因特網(wǎng)上受歡迎的即時(shí)通信服務(wù)包含了MSNMessenger、AOLInstantMessenger、Yahoo!Messenger、NETMessengerService、Jabber、ICQ與QQ。這些服務(wù)有賴于許多想法更久的(與普遍)的在線聊天媒介，如InternetRelayChat一樣知名。1970年代早期，一種更早的即時(shí)通信形式是柏拉圖系統(tǒng)(PLATOsystem)。之后在1980年代，UNIX/Linux的交談實(shí)時(shí)信息被廣泛的使用于工程師與學(xué)術(shù)界，1990年代即時(shí)通信更跨越了因特網(wǎng)交流。1996年11月，ICQ是首個(gè)廣泛被非UNIX/Linux使用者用于因特網(wǎng)的即時(shí)通信軟件。在ICQ的介紹之后，同時(shí)在許多地方有一定數(shù)量的即時(shí)通信方式發(fā)展，且各式的即時(shí)通信程序有獨(dú)立的協(xié)議，無法彼此互通。這引導(dǎo)使用者同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)以上的即時(shí)通信軟件，或者他們可以使用支持多協(xié)議的終端軟件，如Gaim、Trillian或Jabber。近年來，許多即時(shí)通信服務(wù)開始提供視訊會(huì)議的功能，網(wǎng)絡(luò)電話(VoIP)，與網(wǎng)絡(luò)會(huì)議服務(wù)開始整合為兼有影像會(huì)議與實(shí)時(shí)信息的功能。于是，這些媒體的分別變的越來越模糊。1.2

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1

國外研究現(xiàn)狀當(dāng)今，國際上對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)研究的較好的公司有，思科，Sun，Ms等公司，思科主要研究的是底層的傳輸；MS，Sun公司研究的是應(yīng)用層。其中ms公司憑借其在操作系統(tǒng)的壟斷地位，為了在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中取得先機(jī)，采用了各種各樣的手段。但是，其捆綁的msn，無論從功能上，還是技術(shù)上來說，都不算是非常先進(jìn)的。當(dāng)然，ie，同樣也不是很受人青睞，這讓人想起了，當(dāng)年的網(wǎng)景公司，網(wǎng)景只是生不逢時(shí)。MS不擇手段的想打跨網(wǎng)景，可見其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的重視。如今，Sun公司在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上捷足先登，憑借著Java，Sun在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用上領(lǐng)先于MS。微軟，想用同樣的辦法搞跨對(duì)手，因此它拿出了Visualc#，來對(duì)抗Java。這些都是在應(yīng)用層面的開發(fā)工具。應(yīng)用層上的產(chǎn)品就更顯種類繁多。ICQ幾乎是國際上通用的即時(shí)通信工具，由于在我國它的應(yīng)用不是很廣，所以，其原理也很少被介紹。msn，是MS的產(chǎn)品，同樣在國內(nèi)沒什么市場，所以，對(duì)其原理，也很少被討論過。至于ie，是在Visualc++下開發(fā)的產(chǎn)品，雖然有嚴(yán)重的安全隱患，不過，至少能在某種程度上代表當(dāng)今國際研究的水平。此外，國際上最近出先了新的瀏覽器Firefox，其性能據(jù)說是遠(yuǎn)高于ie，也許在網(wǎng)絡(luò)的天下，Ms又有了更強(qiáng)勁的對(duì)手。

1.2.2

國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)在應(yīng)用層上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件目前發(fā)展異常的火爆，因?yàn)槲覈兄W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的最大的市場，現(xiàn)在國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性建設(shè)發(fā)展迅速，應(yīng)用軟件也層出不窮，其中，在游戲的領(lǐng)域中，網(wǎng)絡(luò)通信的工作做的不錯(cuò)，如聯(lián)眾游戲平臺(tái)，還有其他的一些平臺(tái)，這些平臺(tái)基本上都是基于VC++的，用的都是Socket通信，但是為了效率，這些平臺(tái)沒有用MFC提供的CSocket類，而是直接用Socket進(jìn)行通信。所以效率上不錯(cuò)。此外，tencent的即時(shí)通信，也是做的很好的，從某中程度上來說，代表了國內(nèi)最高的水平。1.3

本課題研究的意義本課題目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)用戶之間的即時(shí)交流和文件傳輸，通過基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)SOKET編程，為局域網(wǎng)內(nèi)部的即時(shí)通信提供一個(gè)簡單而較安全的解決方案。1.4

本課題的研究方法本系統(tǒng)采用C/S（Client/Server）結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),使用SQLServer2000構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并在.NET環(huán)境下使用VisualC#.net語言和SOCKET套接字開發(fā)一個(gè)基于TCP協(xié)議的簡單即時(shí)通信軟件，實(shí)現(xiàn)簡單的即時(shí)聊天，文件傳輸?shù)裙δ堋?

相關(guān)技術(shù)介紹2.1

.NET開發(fā)平臺(tái)及C＃.NET開發(fā)語言.NET框架是Microsoft公司推出的一種全新的開發(fā)平臺(tái),提供了統(tǒng)一的、面向?qū)ο蟛⑶铱梢詳U(kuò)展的編程類庫和完善的集成開發(fā)環(huán)境,大大簡化了應(yīng)用程序的開發(fā)過程,并且具有良好的移植性和安全性。微軟為了推行.NET戰(zhàn)略，特別為.NET平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種語言——C#。C#是由C和C++派生而來的一種“簡單、流行、面向?qū)ο?、類型安全”的程序設(shè)計(jì)語言，其綜合了Visualbasic的高效率和C++的強(qiáng)大功能，然而更多的人感覺C#更類似JAVA。事實(shí)上C#融合了大量的JAVA思想，C#是.NET的關(guān)鍵性語言，它是整個(gè).NET平臺(tái)的基礎(chǔ)。與C#相比，.NET所支持的其它語言顯然是配角，包括VC++.NET在內(nèi)。但是微軟并沒有打算放棄VC++.NET，相反，微軟對(duì)VC++.NET有著另一番獨(dú)特的打算，VC++.NET的定位與C#不完全重合，VC++.NET應(yīng)用范圍仍強(qiáng)于C#，這一點(diǎn)無論對(duì)微軟公司還是軟件業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀都非常重要?？梢?+.NET在NET框架中已經(jīng)退化成了底層的語言了，就像C++之前的標(biāo)準(zhǔn)C語言一樣，以后將只有開發(fā)底層或桌面程序的程序員使用它。它雖然仍舊強(qiáng)大，但是已經(jīng)不是主流，而主流就是C#語言。2.2

TCP協(xié)議2.2.1

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)議是對(duì)等的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間通信的規(guī)則，可以簡單地理解為網(wǎng)絡(luò)上各計(jì)算機(jī)彼此交流的一種“語言”。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)的基本原則是層次化，層和協(xié)議的集合被稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。相鄰層之間的接口定義了下層向上層提供的基本操作和服務(wù)，下層向上層提供的服務(wù)分兩種形式：面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)形成的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要有兩個(gè)：OSI參考模型和TCP/IP參考模型。TCP/IP參考模型是因特網(wǎng)（Internet）的基礎(chǔ)。和OSI的7層協(xié)議相比，TCP/IP協(xié)議只有4個(gè)層次。通常說的TCP/IP是一組協(xié)議的總稱，TCP/IP實(shí)際上是一個(gè)協(xié)議族，包括100多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的協(xié)議，其中IP(InternetProtocol,網(wǎng)際協(xié)議)是網(wǎng)絡(luò)層最主要的協(xié)議；TCP(TransmissionControlProtocol,傳輸控制協(xié)議)和UDP(UserDatagramProtocol,用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議是傳輸層中最主要的協(xié)議)，一般認(rèn)為IP、TCP、UDP是最根本的三種協(xié)議，是其他協(xié)議的基礎(chǔ)。

2.2.2

TCP——傳輸控制協(xié)議面向連接的通信可以使用可靠通信，在這時(shí)候，第四層協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)接收方的確認(rèn)，如果未收到數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)被損壞，則請(qǐng)求重新傳輸。TCP協(xié)議就使用這種可靠通信。使用TCP協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議包括HTTP、FTP、SMTP和Telnet等。TCP要求在發(fā)送數(shù)據(jù)之前必須打開連接。服務(wù)器應(yīng)用程序必須執(zhí)行一個(gè)稱作被動(dòng)打開（passiveopen）的操作，以利用一個(gè)已知的端口號(hào)創(chuàng)建一個(gè)鏈接，這是，服務(wù)器并不是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行呼叫，而是偵聽并等待引入的請(qǐng)求?？蛻魬?yīng)用程序必須執(zhí)行一個(gè)主動(dòng)打開（activeopen），為此，它向服務(wù)器應(yīng)用程序發(fā)送一個(gè)同步序列號(hào)（SYN）以標(biāo)識(shí)連接?？蛻魬?yīng)用程序可以將動(dòng)態(tài)端口號(hào)作為本地端口使用。服務(wù)器必須向客戶發(fā)送一個(gè)確認(rèn)（ACK）以及服務(wù)器的序列號(hào)（SYN）。隨后，客戶回復(fù)一個(gè)ACK，這樣就建立了鏈接?，F(xiàn)在可以發(fā)送和接收消息了。接收消息后，總是返回ACK消息。如果在收到ACK之前發(fā)送方已經(jīng)超時(shí)，則消息將被放到重發(fā)隊(duì)列中以再次發(fā)送。由于它的握手機(jī)制，所以TCP協(xié)議比較復(fù)雜并且費(fèi)時(shí)，但此協(xié)議在處理數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)包的傳送有保障，從而使得在應(yīng)用程序協(xié)議中不需要再包括該功能。2.3

套接字套接字這個(gè)術(shù)語并沒有定義某個(gè)協(xié)議：它具有兩層含義，但兩者都與一個(gè)協(xié)議相關(guān)。第一個(gè)含義是套接字編程API，它最初由伯克利大學(xué)為BSDUNIX而創(chuàng)建。BSD套接字在經(jīng)過修改后被用作Windows環(huán)境的編程接口（并且被命名為WinSock）。WinSockAPI被包裝在System.Net.sockets命名空間的.NET類中。WindowsSockets是一個(gè)獨(dú)立于協(xié)議的編程接口，用于編寫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。套接字的第二層含義表示一個(gè)用于在進(jìn)程間進(jìn)行通信的終端。在TCP/IP中，每個(gè)終端都與一個(gè)IP地址和一個(gè)端口號(hào)綁定。我們必須對(duì)流式套接字和數(shù)據(jù)報(bào)套接字這兩種類型進(jìn)行區(qū)分。流失套接字用TCP/IP協(xié)議來使用面向連接的通信；另一方面，數(shù)據(jù)報(bào)套接字用UDP/IP來使用無連接通信。目

錄論文總頁數(shù)：28頁1

引言

11.1

課題背景

11.2

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

11.2.1

國外研究現(xiàn)狀

11.2.2

國內(nèi)研究現(xiàn)狀

21.3

本課題研究的意義

21.4

本課題的研究方法

22

相關(guān)技術(shù)介紹

22.1

.NET開發(fā)平臺(tái)及C＃.NET開發(fā)語言

22.2

TCP協(xié)議

32.2.1

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

32.2.2

TCP——傳輸控制協(xié)議

32.3

套接字

42.4

流

42.4.1

流的基本概念

42.4.2

.NET中的流

42.5

同步、異步、阻塞和非阻塞

52.6

C/S模型

52.7

即時(shí)通信協(xié)議

63

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

73.1

需求分析

73.2

系統(tǒng)基本架構(gòu)

73.3

功能模塊設(shè)計(jì)

73.4

邏輯圖

93.5

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

103.5.1

實(shí)體關(guān)系圖

103.5.2

詳細(xì)列表

104

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

114.1

使用XML定義的即時(shí)通信協(xié)議

114.1.1

信息結(jié)構(gòu)MESSAGE.CS&UMESSAGE.CS

114.1.2

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)FriendStruct

124.2

數(shù)據(jù)庫連接類

144.3

服務(wù)器端

154.3.1

同步套接字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽

154.3.2

多線程

194.3.3

計(jì)時(shí)器

194.4

客戶端

204.4.1

同步套接字客戶端

204.4.2

采用異步套接字的文件傳輸

23結(jié)

論

25參考文獻(xiàn)

26致

謝

27聲

明

28

參考文獻(xiàn)[1]Tobin.Titus,FabioClaudioFerracchiati.C#線程參考手冊(cè)[M].王敏譯.北京：清華大學(xué)出版社,2003。[2]黃承安,謝東文,許聰.C#網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用案例導(dǎo)航[M].北京：中國鐵道出版社,2003。[3]AndrewKrowczyk,vinodKumar..NET網(wǎng)絡(luò)高級(jí)編程[M].北京：