使用C（或C++）语言编写网络通信模拟程序

一、实验目的 熟悉和掌握网络编程的基本方法和步骤；进一步理解 client/server 交互模式；加深学生对于网络协议概念的理解以及协议的设计和实现方法。   二、设备与环境 微型计算机、Windows 系列操作系统 、Visual C++6.0软件   三、实验内容 使用C（或C++）语言编写网络通信模拟程序，它由 client 和 server 两部分组成， client 和 server 之间的通信基于 TCP 或者UDP协议，要求能够实现客户和服务器端的交互对话。 具体： 1） 服务器和客户端有提示； 2） 服务启动后处于监听状态等待客户机连接，当有客户连接时给出提示，并   显示客户IP地址，并给客户端发送问候消息； 3） 客户机端要求启动后主动连接服务器，也可以通过菜单控制连接的时机，   连接成功后给出提出； 4）在通信连接建立之后，客户和服务器双方可以进行联系的消息传递，直至一方发送quit消息，断开连接。 5）要求界面尽量友好，功能尽量完善，可考虑增加功能菜单，提高系统的交互性。 6) 对功能进行适当分解，用若干函数完成系统     四、实验结果及分析   1、变量定义:     （1）需要定义套接字类型变量，因为套接字存在于地址族中，可以将通过套接字通信的进程的公有特性综合在一起。套接字通常只与同一区域的套接字交换数据。Windows Sockets只支持AF_INET网络域，使用网际协议族通信的进程使用该域。因此只有将数据转换成Socket类型的数据才可以进行传输。       （2）定义地址结构体，用于存储协议族、ip地址以及端口号。其中，在地址结构体sockaddr_in中的sin_family部分指代协议族，也用于存放协议族信息,这一项在socket编程中只能是AF_INET，地址结构体sockaddr_in中的sin_addr部分用于存储ip地址，而sin_port部分则用于存储端口号         （3）定义双字节型数值Socket版本,这里必须要提及MAKEWORD函数，MAKEWORD函数的作用是将两个byte类型合并成一个双字节型,其中一个在高8位,另一个在低8位。将MAKEWORD函数合并成的双字节型值赋给双字节型数值sockVersion作为Socket版本。         （4）定义WSADATA类型的值，用来存储返回的Sockets数据。WSADATA是一种数据结构。这个结构被用来存储被WSAStartup函数调用后返回的Windows Sockets数据。       2、函数介绍:     在server程序中: 服务启动函数start(): 该函数用于启动服务器，若启动成功返回0，启动失败则返回-1。其中应用到了WSAStartup函数，作用是启动WSA，这个函数的第一个参数为程序请求使用的Socket版本,第二个参数为返回请求的版本信息,返回值为0时成功。 Socket函数用于根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个套接口的描述字及其所用的资源,3个参数分别为协议族、套接字类型和协议。另外，将对应的值分别存储到地址结构体中专门存放协议族、ip地址以及端口号的sin_family、sin_addr和sin_port。 除此之外，start()函数中还用到了库函数bind()，bind函数的作用是把socket与协议、ip地址、端口号绑定起来,由于bind函数的返回值表示绑定操作是否成功（0表示成功， -1表示不成功），因此可以对bind函数用if语句判断。bind函数中的第一个参数是待绑定的套接字，第二个参数是标识绑定在哪个“地方”，第三个参数则是这个“地方”的占地大小                                                                                                                                                                  start函数中还用到了listen()，listen函数使用主动连接套接口变为被连接套接口，使得一个进程可以接受其它进程的请求，从而成为一个服务器进程。在TCP服务器编程中listen函数把进程变为一个服务器，并指定相应的套接字变为被动连接。listen函数的第一个参数表示被listen函数作用的套接字,第二个参数表示队列内核的上限。另外，listen函数返回值表示侦听是否成功（0表示成功， -1表示不成功），因此也可以对listen函数用if语句判断。         服务停止函数stop():                                                                                                                                                                                           该函数用于停止服务器，首先对startOK的值进行判断，若startOK的值已经被赋为0（服务器已经启动），则开始关闭服务器。               其中涉及到了closesocket函数，closesocket函数的作用和socket函数的作用相反，释放为套接字分配的资源。                                         而另一个用到的函数WSACleanup()则和WSAStartup函数的作用相反，终止对WSA的使用。       接收客户端连接函数acceptClient(): 该函数用于接收客户端连接,其中涉及到的accept函数则用于接收客户端的请求，accept函数第一个参数是待连接的套接字，第二个参数是待连接地址结构体的“位置”，第三个参数则是地址指向“位置”的长度。 另外，inet_ntoa()为IP地址转换函数，用于把网络字节序IP转化点分十进制IP。而send()函数则用于发送数据，应用程序使用send函数向TCP连接的另一端发送数据，其中尤其需要注意的是send()函数的第四个参数，第四个参数为flags,一般置0。 kbhit()函数是一个系统自带的库函数，用于判断键盘是否有按下，若键盘有按下则返回1，若键盘没有按下则返回0。 acceptClient()函数中使用到的setsockopt()函数则用于套接口设置选项值，其中第一个参数是待设置的套接字，第二个参数表示选项定义的层次，第三个参数表示需设置的选项,其中SO_RCVTIMEO指超时时间，第四个参数表示指向存放选项值的缓冲区的指针，第五个参数则表示缓冲区长度,也就是int类型的长度。 recv函数用于接收客户端的数据，其中需要注意的是它的第三个参数表示缓冲区长度,也就是最长能接收的缓冲数据量，第四个参数send()函数相同，意思也是为flags,一般也置0 。             菜单函数menu():                                                                                                                                                                                                     仅仅用于输出菜单。 主函数main():                                                                                                                                                                                                           使用while(1)来执行无限循环，并输出菜单。根据输入的值不断调用之前的那几个函数，当输入5时，执行exit(0)退出。 在client程序中: 连接服务器函数connectServer(): 该函数用于连接服务器，若启动成功返回0，启动失败则返回-1。其中应用到了WSAStartup函数，作用是启动WSA，这个函数的第一个参数为程序请求使用的Socket版本,第二个参数为返回请求的版本信息,返回值为0时成功。 Socket函数用于根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个套接口的描述字及其所用的资源,3个参数分别为协议族、套接字类型和协议。另外，将对应的值分别存储到地址结构体中专门存放协议族、ip地址以及端口号的sin_family、sin_addr和sin_port。 除此之外，connectServer()函数中还用到了库函数connect()，connect函数用于连接服务器，其中第一个参数是客户端的套接字，第二个参数是服务端的套接字所在的“地方”，第三个参数是该“地方”的大小，如果请求连接成功，则返回0，否则返回错误码。                                               connectServer函数中还用到了inet_ntoa函数，inet_ntoa()为IP地址转换函数，用于把网络字节序IP转化点分十进制IP。           服务器对话函数ChatWithServer(): ChatWithServer函数中用到了kbhit函数，kbhit()函数是一个系统自带的库函数，用于判断键盘是否有按下，若键盘有按下则返回1，若键盘没有按下则返回0。 其中通过判断connectOK的值来判断服务器是否已经连接，若connectOK的值为0则表示已经与服务器连接，可以进行接下来的对话步骤。 buf缓冲区变量存放着要发送的数据,用gets函数来读字符串。首先用系统自带函数kbhit()，来判断键盘是否有按下，与之前相同，若键盘有按下，则读取缓冲区中要发送的数据，并调用send()函数。应用程序使用send函数向TCP连接的另一端发送数据。 对输入的数据进行判断，若输入的数据为"bye"、"再见"或者是"quit"，则调用清屏函数，并输出菜单和停止函数。 设置recv的超时时间，超时则返回，不等待。这需要用到setsockopt函数，setsockopt()函数用于套接口设置选项值，它的第一个参数是待设置的套接字，第二个参数表示选项定义的层次，第三个参数表示需设置的选项,其中SO_RCVTIMEO指超时时间，第四个参数表示指向存放选项值的缓冲区的指针，第五个参数则表示缓冲区长度,也就是int类型的长度。 另外，还用到了recv()，recv函数用于接收客户端的数据，其中需要注意的是它的第三个参数表示缓冲区长度,也就是最长能接收的缓冲数据量，第四个参数send()函数相同，意思也是为flags,一般也置0 。 最后，用if进行判断，如果接收到的数据长度>0，则输出recvBuf[]中的数据并显示。对接收到的数据进行判断，若接收到的数据为"bye"、"再见"或者是"quit"，则调用清屏函数，并输出菜单和停止函数。           客户端停止函数stop(): 该函数用于停止客户端，首先对sockClient的值进行判断，若sockClient的值为1（客户端已经启动），则开始关闭客户端。其中涉及到了closesocket函数，closesocket函数的作用和socket函数的作用相反，释放为套接字分配的资源。 而另一个用到的函数WSACleanup()则和WSAStartup函数的作用相反，终止对WSA的使用。       菜单函数menu():                                                                                                                                                                                       仅仅用于输出菜单。 主函数main():                                                                                                                                                                                           使用while(1)来执行无限循环，并输出菜单。根据输入的值不断调用之前的那几个函数，当输入5时，执行exit(0)退出。