（新）基于TCP的双客户信息传输程序--陈嘉明--2012021750.docVIP

基于TCP的双客户信息传输程序 陈嘉明 2012021750 物理与电信工程学院 电子与通信工程 摘要：本文介绍了基于TCP/IP协议的客户端和服务器通信的基础上，在Linux的环境对套接口进行编程，实现了双客户间的通信，服务器对客户间的信息进行加密和监控，客户程序则对信息进行解密读取。 关键词：双客户通信；Linux；TCP/IP协议；Socket套接口；I/O复用；select函数； 1．前言 大多数的网络应用系统可以分为两部分：客户（client）和服务器（server），它们通过TCP/IP协议进行信息的传输。通过套接口编写使用TCP或UDP的网络应用程序便可以实现不同的功能。 在简单的回射服务程序中，通过捕获信号SIGCHLD来处理僵尸进程；但由于客户阻塞于等待用户输入，当服务进程被终止时，客户并不能立即收到信息。通过基于select函数及poll函数的I/O复用技术，我们可以做到：当条件满足（如输入设备已被读、描述字可以承受更多的输出），就能被通知并采取行到，而不是被动等待。如此，程序不但简洁、时效性高，而且充分利用了资源。 基于以上的技术，编写出了双客户通信程序，功能有三：一客户能发送信息，接收并解密信息；二服务器能将客户信息加密后再传输；三服务器对客户通信进行监听，包括时间、套接字、通信内容。 2．套接口函数 一个完整的TCP客户及服务器程序是需要一系列基本套接口函数来支持的，下面可以看到这些函数相互配合，搭建了网络通信程序的各个环节。 2.1 TCP的连接 TCP通过三路握手来达到连接，下面是它们的步骤： A服务器必须准备好接受外来的连接，可以通过调用socket、bind和listen等函数完成，称为被动打开； B客户通过调用connect进行主动打开。这引起客户TCP发送一个SYN分节（表示同步），它告诉服务器客户在连接中发送的数据的初始序列号。一般情况下SYN分节不携带数据，它只含一个IP头部、一个TCP头部及可能有的TCP选项。 C服务必须确认客户的SYN，同时自己也得发送一个SYN分节，它含有服务器将在同一连接中发送数据的初始序列号。服务器以单个分节向客户发送SYN核对客户SYN的ACK。 D客户必须确认服务器的SYN。 图1 三路握手建立TCP同步连接 2.2 基本套接口函数 图2 基本TCP客户-服务器程序的套接口函数 A socket函数 为了执行网络输入输出，一个进程必须做的第一件事情就是调用socket函数，指定期望的通信协议类型（使用IPv4的TCP、使用IPv6的UDP、Unix域字节流协议等)。代码中的family指明协议族，它是图2中所示的某个常值。套接口的类型type是图3中所示的某个常值。一般来说，函数socket的参数protocol设置为0。 B connect函数 TCP客户用connect函数来建立一个与TCP服务器的连接。当用socket建立了套接口后，可以调用connect为这个套接字指明远程端的地址；如果是字节流套接口，connect就使用三次握手建立一个连接，并仅在连接建立成功或出错时才返回；如果是数据报套接口，connect仅指明远程端地址，而不向它发送任何数据。当循环调用函数connect，以尝试给定主机的每个IP地址直到有一个成功时，每当函数connect失败，都必须关闭套接口描述字，重新调用socket。 第一个参数sockfd是由socket函数返回的套接口描述字，第二、第三个参数分别是一个指向套接口地址结构的指针和该结构的大小。 大多数套接口函数都需要一个指向套接口地址结构的指针作为参数。每个协议族都定义它自己的套接口地址结构。这些结构的名字均以“sockaddr_”开头，并以对应每个协议族的唯一后缀结束。套接口地址结构必须含有服务器的IP地址和端口号。 IPv4套接口地址结构通常也称为“网际套接口地址结构”，它以“sockaddr_in”命名，定义在头文件＜netinet/in.h＞中。 C bind函数 bind函数为套接口分配一个本地协议地址，对于网际协议，协议地址是32位IPv4地址或128位IPv6地址与16位的TCP或UDP端口号的组合。 第一个参数sockfd是socket函数返回的套接口描述字；第二个参数my_addr 是指向数据结构 struct sockaddr 的指针，保存地址(即端口和 IP 地址) 信息，第三个参数是一个指向特定于协议的地址结构的长度。 当服务器启动时，要捆绑众所周知端口，这在固1．9中我们已看到了。如果TCP客户或服务器不这么做，当调用函数connect或Usten时，内核就要为套接口选择一个 临时端口。对于TCP，通过调用函数bind可以指定IP地址或端口，可以都指定，也可以都不指定。