简单的服务器、客户端程序实验报告
实验(No. 4)题目：简单的客户/服务器程序设计与实现
实验目的及要求：
1、熟悉Microsoft Visual Studio 2008编程环境。
2、了解TCP与UDP协议，以及它们之间的区别。
3、了解客户/服务器模型原理。
4、熟悉Socket编程原理，掌握简单的套接字编程。
实验设备：
硬件：PC机(两台以上)、网卡、已经设定好的以太网环境
软件：Microsoft Visual Studio 2008
实验内容及步骤：
1、编写用TCP协议实现的Client端和Server端程序并调试通过。
程序分两部分：客户程序和服务器程序。
工作过程是： 服务器首先启动，它创建套接字之后等待客户的连接；客户启动后创建套接字，然后和服务器建立连接；建立连接后，客户接收键盘输入，然后将数据发送到服务器，服务器收到到数据后，将接收到的字符在屏幕上显示出来。或者服务器接收键盘输入，然后将数据发送到客户机，客户机收到数据后，将接收到的字符在屏幕上显示出来。
程序流程如下：
2、编写用UDP协议实现的Client端和Server端程序并调试通过（做完第一个实验的基础上做该实验）。
3、编写用TCP协议实现Client端与Server端的一段对话程序。Server端根据用户的输入来提示Client端下一步将要进行操作。
所用函数及结构体参考：
1、创建套接字——socket()
功能：使用前创建一个新的套接字
格式：SOCKET PASCAL FAR socket(int af, int type, int procotol);
参数：af：代表网络地址族，目前只有一种取值是有效的，即AF_INET，代表internet地址族；
Type：代表网络协议类型，SOCK_DGRAM代表UDP协议，SOCK_STREAM代表TCP协议；
Protocol：指定网络地址族的特殊协议，目前无用，赋值0即可。
返回值为SOCKET，若返回INVALID_SOCKET则失败。
2、指定本地地址——bind()
功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。
格式：int PASCAL FAR bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);
参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR
地址结构说明：
struct sockaddr_in
{
short sin_family;//AF_INET
u_short sin_port;//16位端口号，网络字节顺序
struct in_addr sin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序
char sin_zero[8];//保留
}
3、建立套接字连接——connect()和accept()
功能：共同完成连接工作
格式：int PASCAL FAR connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);
SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * addrlen);
参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
4、监听连接——listen()
功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。
格式：int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);
5、数据传输——send()与recv()
功能：数据的发送与接收
格式：int PASCAL FAR send(SOCKET s, const char FAR* buf, int len, int flags);
int PASCAL FAR recv(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags);
参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。
6、多路复用——select()
功能：用来检测一个或多个套接字状态。
格式：int PASCAL FAR select(int nfds, fd_set FAR* readfds, fd_set FAR* writefds,
fd_set FAR * exceptfds, const struct timeval FAR* timeout);
参数：readfds:指向要做读检测的指针
writefds:指向要做写检测的指针
exceptfds:指向要检测是否出错的指针
timeout:最大等待时间
7、关闭套接字——closesocket()
功能：关闭套接字s
格式：BOOL PASCAL FAR closesocket (SOCKET s);
8、WSADATA类型和LPWSADATA类型
WSADATA类型是一个结构，描述了Socket库的一些相关信息，其结构定义如下：
typedef struct WSAData {
WORD wVersion;
WORD wHighVersion;
char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];
char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];
unsigned short iMaxSockets;
unsigned short iMaxUdpDg;
char FAR * lpVendorInfo;
} WSADATA;
typedef WSADATA FAR *LPWSADATA;
值得注意的就是wVersion字段，存储了Socket的版本类型。LPWSADATA是WSADATA的指针类型。它们不用程序员手动填写，而是通过Socket的初始化函数WSAStartup读取出来。
9、sockaddr_in、in_addr类型
sockaddr_in定义了socket发送和接收数据包的地址。
定义：
struct sockaddr_in {
short sin_family;
u_short sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero[8];
};
其中in_addr的定义如下：
struct in_addr {
union {
struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;
u_long S_addr;
} S_un;
首先阐述in_addr的含义，很显然它是一个存储ip地址的联合体，有三种表达方式：
（1）用四个字节来表示IP地址的四个数字；
（2）用两个双字节来表示IP地址；
（3）用一个长整型来表示IP地址。
给in_addr赋值的一种最简单方法是使用inet_addr函数，它可以把一个代表IP地址的字符串赋值转换为in_addr类型，如
addrto.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.2");
本例子中由于是广播地址，所以没有使用这个函数。其反函数是inet_ntoa，可以把一个in_addr类型转换为一个字符串。
sockaddr_in的含义比in_addr的含义要广泛，其各个字段的含义和取值如下：
第一个字段short sin_family，代表网络地址族，如前所述，只能取值AF_INET；
第二个字段u_short sin_port，代表IP地址端口，由程序员指定；
第三个字段struct in_addr sin_addr，代表IP地址；
第四个字段char sin_zero[8]，是为了保证sockaddr_in与SOCKADDR类型的长度相等而填充进来的字段。
Sever端代码：
// server.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
#include <winsock.h>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#pragma comment(lib, "WS2_32")
SOCKET sock1,sock2;
int sin_size ;
struct sockaddr_in my_addr,their_addr;
char name[20];
//初始化函数Tcp
void Init()
{
printf("\n\n\n Server: TCP\n\n\n");
//建立套接字
const WORD wMinver=0x0101;
WSADATA wsadata;
if(0!=::WSAStartup(wMinver,&wsadata))
perror("Start socket error!");
if(INVALID_SOCKET==(sock1=::socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)))
perror("Create socket error!");
my_addr.sin_family=AF_INET;
my_addr.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;
my_addr.sin_port=htons(1000);
if(SOCKET_ERROR==::bind(sock1,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr)))
{
perror("Binding stream socket");
exit(1);
}
//开始侦听
if(SOCKET_ERROR==::listen(sock1,5))
{
perror("Listening stream socket");
exit(1);
}
//接受连接
printf(" Ready to serve client. Please connect...\n\n\n");
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
if((sock2=accept(sock1,(struct sockaddr *)&their_addr,&sin_size))==-1)
{
perror("Accepting stream socket");
exit(1);
}
printf(" Accepting a new connet:%s",inet_ntoa(their_addr.sin_addr));
}
//选择菜单
int menu()
{
char *s=(char*)malloc(2*sizeof(char));
int c;
printf("\n\n\n Server: Menu\n\n\n");
printf(" *********************************\n\n");
printf(" * 1.Send Message *\n");
printf(" * 2.Receive Message *\n");
printf(" * 3.Exit *\n\n");
printf(" *********************************\n");
do
{
printf("\n Enter your choice:");
gets(s);
if(s[0]=='\0'){
gets(s);
}
c=atoi(s);
}while(c<0||c>3);
free(s);
return c;
}
//消息发送函数
void Send()
{
char Msg[10240];
printf("\nPlease Input the message:");
gets(Msg);
Msg[10239]='\0';
::send(sock2,Msg,strlen(Msg),0);
}
//消息接收函数
void Receive()
{
int len;
char buf[10240];
for(int i=0;i<10240;i++){
buf[i]='\0';
}
if((len=::recv(sock2,buf,10240,0))==-1)
{
perror("Receving data error");
exit(1);
}
printf("The Received Message:%s\n",buf);
}
//主函数
void main()
{
Init();
for(;;)
{
switch(menu())
{
case 1:
Send();
break;
case 2:
Receive();
break;
case 3:
exit(0);
}
}
//::closesocket(sock2);
::closesocket(sock1);
::WSACleanup();
}
Server端界面：
Client端代码：
// client.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。//
#include <winsock.h>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#pragma comment(lib, "WS2_32")
SOCKET sock1,sock2;
int sin_size ;
struct sockaddr_in my_addr,their_addr;
char name[20];
//初始化函数Tcp
void Init()
{
printf("\n\n\n Client: TCP\n\n\n");
//建立套接字
const WORD wMinver=0x0101;
WSADATA wsadata;
if(0!=::WSAStartup(wMinver,&wsadata))
perror("Start socket error!");
if(INVALID_SOCKET==(sock1=::socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)))
perror("Create socket error!");
my_addr.sin_family=AF_INET;
my_addr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("192.168.93.48");
my_addr.sin_port=htons(1000);
//请求连接
printf(" connecting...");
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
if(sock2=(::connect(sock1,(LPSOCKADDR)&my_addr,sin_size))==-1)
{
perror("Accepting stream socket");
exit(1);
}
}
//选择菜单
int menu()
{
char *s=(char*)malloc(2*sizeof(char));
int c;
printf("\n\n\n Client: Menu\n\n\n");
printf(" *********************************\n\n");
printf(" * 1.Send Message *\n");
printf(" * 2.Receive Message *\n");
printf(" * 3.Exit *\n\n");
printf(" *********************************\n");
do
{
printf("\n Enter your choice:");
gets(s);
if(s[0]=='\0'){
gets(s);
}
c=atoi(s);
}while(c<0||c>3);
free(s);
return c;
}
//消息发送函数
void Send()
{
char Msg[10240];
printf("\nPlease Input the message:");
gets(Msg);
Msg[10239]='\0';
::send(sock1,Msg,strlen(Msg),0);
}
//消息接收函数
void Receive()
{
int len;
char buf[10240];
for(int i=0;i<10240;i++){
buf[i]='\0';
}
if((len=::recv(sock1,buf,10240,0))==-1)
{
perror("Receving data error");
exit(1);
}
printf("The Received Message:%s\n",buf);
}
//主函数
void main()
{
Init();
for(;;)
{
switch(menu())
{
case 1:
Send();
break;
case 2:
Receive();
break;
case 3:
exit(0);
}
}
::closesocket(sock2);
::closesocket(sock1);
::WSACleanup();
}
Client端界面：
实验结果及心得:
实验结果截图：
客户端向服务端发送信息：
客户端接收服务端消息：
服务端接收消息：
实验心得：
通过本次实验及课上老师讲解，了解了TCP与UDP协议和它们之间的区别，以及客户/服务器模型的原理。通过C/S代码的编写运行，形象地看到客户/服务器端的运作方式，对于C/S模型有了很深刻的印象以及进一步理解。通过代码的编写，再一次熟悉Socket编程原理，掌握简单的套接字编程。
第一次运行程序成功后，是在同一台电脑上进行C与S端的连接。在课上实验，将程序放在 2台台式机上进行运行，在与同学探讨中又将代码中有关部分，比如IP地址等进行了修改，最终使程序在2台电脑上运行成功。
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