校园网网络构建方案设计和实现--计算机网络课程设计报告书

校园网网络构建方案设计和实现

课程设计报告书

计算机科学与技术学院计算机专业计081 班

一、课程设计(论文)题目校园网网络构建方案设计和实现

二、课程设计(论文)工作2011 年 1月 5日起至 2011 年1 月13日止。

三、课程设计(论文) 地点: 计算机508

四、课程设计(论文)内容要求：

1．本课程设计的目的

（1）使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理；

（2）使学生学会系统调试；

（3）培养学生分析、解决问题的能力；

（4）提高学生的软件文档写作能力。

2．课程设计的任务及要求

1）基本要求：

（1）分析系统各功能模块的工作原理；

（2）需求分析、概要设计、详细设计和调试分析、测试分析、课设心得、参

考文献

（3）提出系统的设计方案；

（4）对所进行编程、调试、修改。

2）创新要求：

在基本要求达到后，可进行创新设计，如：深入编程，高级编程；

3）课程设计报告编写要求

（1）要按照书稿的规格打印誊写课设报告

（2）报告包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、附录等

（3）报告装订按学校的统一要求完成

4）答辩与评分标准：

（1）考勤与学习态度：20分；

（2）完成原理分析和设计过程：完成：35分；

（3）完成调试运行结果正确：30分；

（4）答辩：15分。

5）参考文献：

（1）贾斌等.网络编程技巧与实例.北京：人民邮电出版社，2001

（2）侯捷.《深入浅出MFC 》华中科技大学出版社

（3）http:/ /https://www.360docs.net/doc/fe7601973.html,

6）课程设计进度安排

内容天数地点总体需求与分析构思及收集资料1图书馆

各模块的编程实现，调试与修改3机房

撰写论文与答辩1图书馆、机房，

学生签名：

08年6 月29日

课程设计(论文)评审意见

（1）考勤与学习态度（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；

（2）原理与设计分析（35分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；

（3）调试与运行（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；

（4）答辩（15分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）

评阅人：职称：讲师

2008年 6 月30日

目录

一、需求分析 (4)

1.1winsock编程技术简介 (1)

1.2 点到点聊天的原理及UDP协议的简介 (3)

二、概要设计 (6)

三、详细设计 (8)

四、调试分析 (13)

五、测试分析 (14)

六、课设心得 (15)

七、参考文献 (16)

1．总体规划：用到那些设备，对每个物理设备的IP地址划分2．测试，调试，结果页面截图

3．心得，参考文献。

4．分小组，课程设计报告书电子当文件名:学号、文件。

一需求分析

在网络越来越发达的今天,人们对网络的依赖越来越多,越来越离不开网络,由此而产生的聊天工具越来越多,类似QQ,网络聊天时一类的聊天系统的发展日新月异,因此产生了制作一个类似QQ的网络聊天工具的;而且通过制作该程序还能更好的学习网络软件编程知识.

1.1 winsock编程技术简介

目前，https://www.360docs.net/doc/fe7601973.html,已成为世界上最大的TCP/IP网络。早期的站点是unix机器，一组称为Berkeley插口的约定成为INTERNET上UNIX机器之间利用TCP/IP进行通信的标准。其他操作系统也用TCP/IP进行通信，这极大地促进了INTERNET的发展。

windows插口

WINSOCK标准定义了一个DLL接口，通常叫做WINSOCK.DLL或者WSOCK32.DLL。无论机器上安装了哪一个DLL，只要函数的名字，参数含义以及最终的功能是相同的，应用程序就可以调用这些函数。

在插口编程里一个重要的概念就是一个插口的端口。INTERNET上的每一个站点都有一个数字地址称为IP地址，通常是由逗号分开的四个数。在机器上运行的程序可以随心所欲地用插口与其他机器进行通信。

请求到达机器时携带一个端口号，一个大于1024的数，它表明此请求是给那个应用程序的。

多数插口的工作是基于连接的：两个程序在每一端用一个插口形成一个连接，然后沿着该连接收发数据。有些应用程序倾向无连接地发送，但是这些数据的到达是没有保障的。

客户机/服务器模式

在TCP/IP应用中，如何采用客户机/服务器模式。

客户机一方，TCP/IP应用程序功能如下：

1）打开通信信道（申请一套接字），并连接到服务器在主机的保留端口，该端口对应服务器的TCP/IP进程。

2）向服务器发出请求报文，等待接收应答。

3）从服务器方收到最终应答结果，或在不再请求时关闭信道并终止客户机进程。

服务器一方，TCP/IP应用程序动作如下：

1）打开通信信道（申请一套接字），通知本地主机在某一保留端口接收客户机请求。

2）等待客户请求到达指定端口。

3）接收到请求，启动一新进程处理用户请求，同时释放旧进程以响应新的客户请求，一旦服务完成，关闭新进程与客户的通信链路。

4）继续等待客户机请求。

5）如果不想响应客户机请求，关闭服务器进程。

综上所述，TCP/IP应用中的服务器程序必须先于客户机进程启动，直到对客户机的响应结束或强迫终止。

WINSOCK1.1版通过异步选择机制来实现非阻塞通信方式，对于非阻塞方式，函数被调用后立即返回，当传送完成后由WINSOCK给进程发一个事先约定好的消息．

WinSock是Windows Sockets的缩写，它作为Windows和TCP/IP之间的接口。而我们都知道TCP/IP在互联网举足轻重的作用，如果希望了解Socket，那么Berkeley Socket不可不提，它是在UNIX下对TCP/IP进行编程的标准模式。WinSock的设计和它很象，这样可以使UNIX上的应用程序在Windows平台上使用。但是，两者也有一些区别，如WinSocket利用了Windows的一些特点，而这些特点对于UNIX来说是没有的。

WinSock是一个DLL，它运行于Windows 3.x，Windows for Workgroups，windows NT和Windows 95下。WINSOCK.DLL是与TCP/IP的接口，通过这个接口和网络进行连接。

WINSOCK.DLL实际上是作为WinSock应用程序和TCP/IP协议栈之间的中间层。用户的应用程序告诉WINSOCK.DLL需要做什么，WINSOCK.DLL 将这些命令传送到TCP/IP协议栈，由TCP/IP协议栈传送到网络。但是重

要的事情是用户必须注意用户使用的WINSOCK.DLL必须和TCP/IP的版本号一致。不要以后它们都叫WinSocks它们就是一样的。所以，如果用户在使用microsoft的TCP/IP，就不能使用Trumpet Winsock。同样，如果用户正在使用SLIP连接，而希望由Chameleon Sampler的Winsock切换到Trumpet Winsock，用户必须删除Chameleon的WINSOCK.DLL，然后再安装新的WINSOCK.DLL。

1.2 点到点聊天的原理及UDP协议的简介

利用WinSock 控件可以与远程计算机建立连接，并通过用户数据文报协议(UDP)。这种可以用来创建客户与服务器应用程序。与Timer 控件类似，WinSock 控件在运行时是不可见的。

用途

1 创建收集用户信息的客户端应用程序，并将收集的信息发送到某中央服务器。

2 创建一个服务器应用程序，作为多个用户的数据的汇入点。

3 创建“聊天”应用程序。

在使用WinSock 控件时，首先需要考虑使用什么协议。因此我选择UDP 协议

UDP 协议是一种无连接协议，两台计算机之间的传输类似于传递邮件：消息从一台计算机发送到另一台计算机，但是两者之间没有明确的连接。另外，单次传输的最大数据量取决于具体的网络。

协议的设置

在设计时，可以按如下方式设置应用程序使用的协议：在“属性”窗口中单击“协议”，sckUDPProtocol。也可以使用程序代码来设置Protocol 属性，如下所示：

Winsock1.Protocol = sckTCPProtocol

确定计算机的名称

在与远程计算机相连接的时候，需要知道它的IP 地址或者它的“好听的名字”。IP 地址是一串数字，每三个数字为一组，中间用点隔开（形如xxx.xxx.xxx.xxx）。通常，最易记住的是计算机的“好听的名字”。

确定计算机的名字

1 在计算机的“任务栏”上，单击“启动”。

2 在“设置”项中，单击“控制面板”。

3 双击“网络”图标。

4 单击“标识”选项卡。

5 在“计算机名称”框中可以找到计算机的名称。

上面找到的计算机名称可以作为RemoteHost 属性的值。

UDP 初步

创建UDP 应用程序比创建TCP 应用程序还要简单，因为UDP 协议不需要显式的连接。一个Winsock 控件必须显式地进行“监听”，另一个必须使用Connect 方法初始化连接。

UDP 协议不需要显式的连接。要在两个控件中间发送数据，只需进行以下的三步即可（在连接的双方）：

1. 将RemoteHost 属性设置为另一台计算机的名称。

2. 将RemotePort 属性设置为第二个控件的LocalPort 属性。

3. 调用Bind 方法，指定使用的LocalPort。（下面将详细地讨论该方法。）因为两台计算机的地位可以看成“平等的”，这种应用程序也被称为点到点的。为了具体说明这个问题，下面将创建一个“聊天”应用程序，两个人可以通过它进行实时的交谈。

创建一个UDP 伙伴

1 创建一个新的Standard EXE 工程。

2 将缺省的窗体的名称修改为frmPeerA。

3 将窗体的标题修改为“Peer A”。

4 在窗体中放入一个Winsock 控件，并将其命名为udpPeerA。

5 在“属性”页上，单击“协议”并将协议修改为UDPProtocol。

6 在窗体中添加两个TextBox 控件。将第一个命名为txtSend，第二个命名为txtOutput。

7 为窗体增加如下的代码。

Private Sub Form_Load()

'控件的名字为udpPeerA

With udpPeerA

'重点:必须将RemoteHost 的值

'修改为计算机的名字。

.RemoteHost= "PeerB"

.RemotePort = 1001 '连接的端口号。

.Bind 1002 '绑定到本地的端口。

End With

frmPeerB.Show '显示第二个窗体。

End Sub

Private Sub txtSend_Change()

'在键入文本时，立即将其发送出去。

udpPeerA.SendData txtSend.Text

End Sub

Private Sub udpPeerA_DataArrival _

(ByVal bytesTotal As Long)

Dim strData As String

udpPeerA.GetData strData

txtOutput.Text = strData

End Sub

创建第二个UDP 伙伴

1 在工程中添加一个标准窗体。

2 将窗体的名字修改为frmPeerB。

3 将窗体的标题修改为“Peer B”。

4 在窗体中放入一个Winsoc

二、概要设计

运用所学的编程知识，加上网络方面的一些知识结构，模拟QQ聊天工具，通过SOCKET编写的简易网络聊天工具。

1）聊天程序的功能及其相关网络协议

1、建立侦听服务

这个需求是服务器端的需求。

2、用户登录

包括客户端请求登录以及服务器端响应登录两个过程。

3、收发聊天信息

包括客户端发送聊天信息以及服务器端转发聊天信息两个过程。

4、收发系统信息

由服务器端发送给客户端的信息。

5、用户下线

包括客户端请求下线以及服务器响应请求两个过程，这个与用户登录类似。

6、服务器关闭

该聊天工具采用C/S结构，在分布处理过程中，使用基于连接的网络通信模式。该通信模式首先在客户机和服务器机之间定义一套通信协议，并创建一个SOCKET类，利用这个类建立一条可靠的连接；然后，客户/服务器再在这条连接上可靠地传输数据。客户机发出请求，服务器监听来自客户机的请求，并为客户机提供响应服务。这就是典型的“请求-应答”模式。

服务器端和客户端的功能说明如下：

服务器：

功能：

1、启动服务，建立侦听，接受客户端连接。

2、接收、分析、转发聊天消息

3、向客户端发送系统消息

4、关闭服务，并向客户端发送服务器关闭消息

客户端：

功能：

1、连接服务器，发送用户登录请求

2、向服务器发送聊天信息

3、接收服务器转发的聊天信息

4、接收服务器发送的系统信息

5、响应服务器关闭的消息

TCP/IP服务器与客户端套接字中，客户通过服务器端的IP地址和端口号来建立和服务器的连接，https://www.360docs.net/doc/fe7601973.html,.Sockte类勇于执行客户端的TCP操作。

每个服务器套接字运行在服务器特定的端口，监听在这个端口的TCP 连接。当远程的客户端的Socket试图与服务器指定端口建立连接时，服务器被激活，判定客护端的连接，并打开两个主机之间固有的连接。一旦客户端与服务器建立了连接，则两者之间就可以传送数据，而数据是通过这个固有套接字传递的。

在ServerSocket类中包含了创建ServerSocket对象的构造方法，在指定

端口监听的方法，建立连接后发送和接受数据的方法。

服务器与客户端根据一定的网络协议交互，直到关闭连接。

三详细设计

基于客户/服务器模型的套接字编程，服务器端和客户端的设计如下所示：1）、服务器

针服务器功能，设计了下面4个类：

1、用户信息链表类：提供一个链表数据结构以及一组链表的操作函数，

用于保存用户信息。提供链表的添加、删除以及查找这3个基本功能。

部分功能代码如下：

public class UserInfoList {

Node root;

Node pointer;

int count;

public UserInfoList()

{

root = new Node();

root.next = null;

pointer = null;

count = 0;

}

public void add(Node n) //新的用户登陆，向链表中加入成员用户

{……}

public void del(Node n) //用户离开，从链表中删除该用户

{……}

public int getCount() //统计当前用户的人数

{……}

public Node find(String username) //通过用户名来查找该用户的状态

{……}

public Node find(int index) //通过结点来查找该用户的状态

{……}

}

2、服务器主框架类：提供服务器的界面，并且实现了服务器的启动和关

闭以及服务器系统的消息的发送功能。

部分代码如下：

public class ServerFrame extends JFrame { //服务器的界面设置

……

public void init() {

Border bevelBorder = BorderFactory.createBevelBorder(

BevelBorder.RAISED, Color.white, Color.white, Color.white,

Color.white);

……………………///////////提供服务器的界面，排版及部件

pack();

jbStartServer.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

startServer();

}

}); /////////////响应事件监听者

……/////////////同上面的实现事件

}

服务器的启动和关闭以及服务器系统的消息的发送：

public void startServer() {……}

public void stopServer() {……}

public void sendStopToAll() {……}

public void sendMsgToAll(String msg) {……}

public void sendSystemMessage() {……}

3、务器侦听线程类：负责侦听客户端连接，并实现响应用户登录的功能。public class ServerListenThread extends Thread {

ServerSocket server; ///定义SOCKET端口

………………

public void run()

{

while(!isStop && !server.isClosed())

{ ///通过SOCKET端口进行传输的数据流及传输流

/////获取函数getOutputStream()和getInputStream()

client = new Node();

client.socket = server.accept();

client.output=new bjectOutputStream(client.socket.getOutputStream());

client.output.flush();

client.input = new ObjectInputStream(client.socket.getInputStream());

https://www.360docs.net/doc/fe7601973.html,ername = (String)client.input.readObject();

}

}

}

4、服务器接收线程类：负责接收客户端消息，并且对消息作出判断和相应的响应

public void run() {

sendUserList(); //把一个新的成员列表发给所有的用户

while (!isStop && !client.socket.isClosed()) {

String type = (String) client.input.readObject();

if (type.equalsIgnoreCase("聊天信息")) {

String toSomebody = (String) client.input.readObject();

String status = (String) client.input.readObject();

String action = (String) client.input.readObject();

String message = (String) client.input.readObject();

///// 获取来自客户的消息，并进行分类发送

String msg = https://www.360docs.net/doc/fe7601973.html,ername + " " + action + "对"

+ toSomebody + "说:" + " " + message + "\n";

if (status.equalsIgnoreCase("悄悄话")) {

msg = "[悄悄话]" + msg;

} //分类发送客户的消息

…………………………

}

public void sendToAll(String msg) {……} //发送消息给所有的用户2）、客户

考虑设计两个类：

1、客户端主框架类：用户界面、用户登录与下线、发送聊天信息

public class ClientFrame extends JFrame {

Socket socket; //定义SOCKET客户端

ObjectOutputStream output; //定义到服务器的输出流

ObjectInputStream input; //定义从服务器获取数据的输入流

…………

public ClientFrame() {…………//客户端界面的设置，排版及组件

serverAddress = new JTextArea("请输入服务器地址");//输入连接到服务器的IP地址

login.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

LogIn();

}

});

…………………………//同上一样的时间响应

}

public void LogIn() { /////////网络数据通信

try {

socket = new Socket(serverAddress.getText(), 8000);

//设置服务器的IP和端口号80000 } catch (UnknownHostException e) {

serverAddress.setText("服务器地址不可达，请重新输入! ");

serverAddress.setEditable(true);

}

output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());//输出信息

output.flush();

input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());//获取输入信息

output.writeObject(textfield.getText());//将消息域的信息发给服务器

output.flush(); //刷新数据流

…………

}

2、客户端接收线程类：信息接收功能、响应服务器关闭消息

public void run()

{

while(!socket.isClosed()) ///判断当前的连接状态

{

String type = (String)input.readObject(); //获取信息

if(type.equalsIgnoreCase("系统信息"))

{……//发送系统消息}

else if(type.equalsIgnoreCase("服务关闭"))

{……//关闭与服务器的连接}

else if(type.equalsIgnoreCase("聊天信息"))

{……//显示聊天信息}

else if(type.equalsIgnoreCase("用户列表"))

{……//改动用户列表中成员}

}

}

四、调试分析

（图1）服务器端（图2）客户端

（图3）客户上线显示

（图4）成员列表（图5）说话者的心情（图6）通话方式

（图7）显示信息

五、测试分析

上面的QQ聊天室是基于C/S结构的网络工具，运用SOCKET类和SERVERSOCKET类网络编程工具开发的简单聊天系统，分为服务器端和客户端。网上任何两台机器之间要进行SOCKET通信，只要将一台作为服务器，另一端做为客户端即可。实际应用中，作为服务器的计算机通常性能较好，服务器往往面临很多客户的连接访问。

SOCKET类用在客户端，用户通过构造一个SOCKET类来建立与服务器的连接。SOCKET连接可以是流连接，也可以是数据报连接，这取决于构造SOCKET类时使用的构造方法，但一般使用的流连接。流连接的优点是所有数据都能准确、有序地传送到接受方，缺点是速度慢。

而在服务器端创造一个SERVERSOCKET对象，通过执行ACCEPT方法监听客户连接，这将使线程处于等待状态。然后在客户端构造SOCKET 类，与服务器的指定断口进行连接。服务器监听到连接请求后，就可在两者之间建立连接。连接建立之后就可取得相应的输入输出流进行通讯，一方的输出流发送的数据将被另一方的输入流读取。

该程序实现了简单的多用户聊天演示；用户名输入界面，用户输入身份后再进入聊天界面；在客户方显示成员列表，可以选择将信息发送给哪些用户；如何在服务器方对退出的用户进行处理，保证聊天发送的消息只发给在场的用户，这点客户方与服务器方配合编程，客户退出时给服务器方发消息；以及说话人当时是心情，语气等。

六、课设心得

略

七、参考文献

1）贾斌等.网络编程技巧与实例.北京：人民邮电出版社，2001（2）侯捷.《深入浅出MFC 》华中科技大学出版社

（3）http:/ /https://www.360docs.net/doc/fe7601973.html,