计算机网络利用Socket实现双机通讯.doc

1、一. 设计任务2二Java 语言简介2(1) 简单性3(2) 面向对象3(3) 多线程3(4) 分布性4(5) 体系结构中立4(6) 安全性5三JAVA Sockets 编程概述：5四TCP简介及特点原理6五TCP的服务流程6六 客户机/服务器通信的实现8（1） 服务器端的开发8（2）客户端的开发8七程序的实现9（1）服务器端的实现9（2）客户端的实现12（3）打包发布14八实验中的问题14九. 课程设计的总结体会15十. 参考文献15课程设计评价.16利用Socket实现双机通讯【摘要】：所谓socket通常也称作套接字，应用程序通常通过套接字向网络发出请求或者应答网络请求。它是一种基于 T

2、CP/IP 的编程接口，它采用客户/服务器通信机制，使客户端和服务器端通过 Socket 接口在网络上实现连接和数据交换。它提供了一系列系统调用，使用户可以方便地实现 TCP 和 UDP 等多种网络协议的通信。它使用户可以在网络协议上工作而不必对该网络协议有非常深入的了解。这样编写的程序可被迅速移植到任何支持Socket 的网络系统中去。本文通过主要利用 Java Socket 来实现双机通信，实现一个简单的服务器，客户端聊天通信工具。并对 Java Socket 的实现进行简单的分析和讲解，通过本文以达到对 Socket的原理又一个较清晰的认识。一. 设计任务1. 利用 Java Socke

3、t 来实现双机通信，理解TCP状态机图。2. 要求使用Java Socket编程，采用其中的TCP面向连接方式，实现文本数据的交换。二Java 语言简介Java语言的优点主要表现在：简单、面向对象、多线程、分布性、体系结构中立、安全性等方面。(1) 简单性Java 与 C+语言非常相近，但 Java 比 C+简单，它抛弃了 C+中的一些不是绝对必要的功能，如头文件、预处理文件、指针、结构、运算符重载、多重继承以及自动强迫同型。 Java 实现了自动的垃圾收集，简化了内存管理的工作。这使程序设计更加简便，同时减少了出错的可能。(2) 面向对象Java 提供了简单的类机制和动态的构架模型。对象中封

4、装了它的状态变量和方法，很好地实现了模块化和信息隐藏；而类则提供了一类对象的原型，通过继承和重载机制，子类可以使用或重新定义父类或超类所提供的方法，从而既实现了代码的复用，又提供了一种动态的解决方案。Java 是一种完全面向对象的程序设计语言，它除了数组、布尔和字符三个基本数据类型外的其它类都是对象，它不再支持全局变量。在 Java 中，如果不创建新类就无法创建程序，Java 程序在运行时必须先创建一个类的实例，然后才能提交运行。Java 同样支持继承特性，Java 的类可以从其它类中继承行为，但 Java 只支持类的单重继承，即每个类只能从一个类中继承。Java 支持界面，界面允许程序员定义

5、方法但又不立即实现，一个类可以实现多个界面，利用界面可以得到多重继承的许多优点而又没有多重继承的问题。(3) 多线程多线程使应用程序可以同时进行不同的操作，处理不同的事件。在多线程机制中，不同的线程处理不同的任务，他们之间互不干涉，不会由于一处等待影响其他部分，这样容易实现网络上的实时交互操作。Java 程序可以有多个执行线程，如可以让一个线程进行复杂的计算，而让另一个线程与用户进行交互，这样用户可以在不中断计算线程的前提下与系统进行交互。多线程保证了较高的执行效率。(4) 分布性Java 是面向网络的语言。通过它提供的类库可以处理 TCP/IP 协议，用户可以通过 URL 地址在网络上很方便

6、的访问其他对象。(5) 体系结构中立Java 是一种网络语言，为使 Java 程序能在网络的任何地方运行，Java 解释器生成与体系结构无关的字节码结构的文件格式。Java 为了做到结构中立，除生成机器无关的字节码外，还制定了完全统一的语言文本，如 Java 的基本数据类型不会随目标机的变化而变化，一个整型总是 32 位，一个长整型总是 64位。为了使 Java 的应用程序能不依赖于具体的系统，Java 语言环境还提供了用于访问底层操作系统功能的类组成的包，当程序使用这些包时，可以确保它能运行在各种支持 Java 的平台上。java.lang: 一般的语言包。其中包括用于字符串处理、多线程、异

7、常处理和数字函数等的类，该包是实现 Java 程序运行平台的基本包java.util: 实用工具包。其中包括哈希表、堆栈、时间和日期等java.io: 基于流模型的输入/输出包。该包用统一的流模型实现了各种格式的输入/输出，包括文件系统、网络和设备的输入/输出等: 网络包。该包支持 TCP/IP 协议，其中提供了 socket、URL 和 WWW 的编程接口java.awt: 抽象窗口工具集。其中实现了可以跨平台的图形用户界面组件，包括窗口、菜单、滚动条和对话框等java.applet: 支持 applet 程序设计的基本包(6) 安全性用于网络、分布环境下的 Java 必须要防止病毒的入侵，

8、Java 不支持指针，一切对内存的访问都必须通过对象的实例变量来实现，这样就防止了程序员使用欺骗手段访问对象的私有成员，同时也避免了指针操作中容易产生的错误。三JAVA Sockets 编程概述：用 Java 语言编程实现 Socket 通信，其原理与使用其他语言基本相同，不同之处是：（1）java 是跨平台的编程语言，所以用 java 编写的 Socket 通信程序可以工作在所有支持 TCP/IP协议和 java 的软硬件平台上；（2）因为 Java 是面向对象的语言，所以在编程中需要使用一些与 Socket 有关的系统类，其中用于实现流 Socket 的类主要有：InetAddress 类

9、,Socket类,ServerSocket 类InetAddress 类的对象用来保存 IP 地址，Socket 类的对象用来创建 Socket 通信的客户端，Socket 通信的服务器端则有 ServerSocket 类的对象来实现，用上述几个类就可以很方便的生成用户自己的 TCP/IP 通信程序。这几个类都属于 J 包，大部分用来处理网络操作的系统类都包含在这个包中，所以用 JAVA 编写程序是，一般要在程序开始部分用import 语句加载这个包，以便引入这些类。用 JAVA 语言编写 Socket 程序的过程就是创建和定义 Socket 类和 ServerSocket 类的子类的过程。四

10、TCP简介及特点原理TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能。在因特网协议族中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。TCP建立连接之后，通信双方都同时可以进行数据的传输，其次，他是全双工的；在保证可靠性上，采用超时重传和捎带确认机制。在流量控制上，采用滑动窗口协议，协议中规定，对于窗口内未经确认的分组需要重传。在拥塞控制上，采用慢启动算法。 TCP提供

11、计算机程序间连接、检测和丢弃重复的分组、完成数据报的确认、流量控制和网络拥塞。五TCP的服务流程 尽管TCP和UDP都使用相同的网络层（IP），TCP却向应用层提供与UDP完全不同的服务，TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。面向连接意味着两个使用TCP的应用（通常是一个客户和一个服务器）在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。这一过程与打电话很相似，先拨号振铃，等待对方摘机说“喂”，然后才说明是谁。在一个TCP连接中，仅有两方进行彼此通信。广播和多播不能用于TCP。TCP通过下列方式来提供可靠性：应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。这和UDP完全不同，应用程序产生的数据报

12、长度将保持不变。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段（segment）TCP如何确定报文段的长度。当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。当TCP收到发自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段（希望发端超时并重发）。TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发

13、送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。TCP对字节流的内容不作任何解释。TCP不知道传输的数据字节流是二进制数据，还是ASCII字符、EBCDIC字符或者其他类型数据。对字节流的解释由TCP连接双方的应用层解释。TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答SYN，ACK。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接，TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。第一次握手：建立连接时，客户端发送SYN包(SEQ=x)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认。第二次握手：服务器收到SYN包，必须确

14、认客户的SYN(ACK=x+1),同时自己也送一个SYN包(SEQ=y),即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ACK=y+1),此包发送完毕，客户端和服务器时入Established状态，完成三次握手。、六 客户机/服务器通信的实现（1） 服务器端的开发1. 服务器端实现对主机某个端口不断监听，并不断接受客户端的连接请求，当受到连接后打印客户的的信息并向客户端完成一次服务2. 使用 readUTF 方法的 DataInputStream 处理流提供的方法，功能为读取满足 UTF 格式的字符串。并使用

15、writeUTF 方法为 DataOutputStream 处理流提供的方法，功能为写出满足 UTF 格式的字符。一般在网络中发生消息都在发送端用 writeUTF 方法写，在接收端使用readUTF 方法读取，这样程序的兼容性强，不容易受到乱码。（2）客户端的开发1. 客户端用于对某个固定 IP 的服务器进行连接，接着向服务器发送一条消息，最后接受服务器的返回消息并打印。2. 为了与服务器对应，发送消息还要使用 DataInputStream 的 writeUTF 方法。同时应该注意的两边的首发顺序是互逆的，服务器现售后发，客户端先发后收。七程序的实现（1）服务器端的实现服务器端用一个类 S

16、a 来实现，创建一个 ServerSocket 类的对象，实现对端口 9999的不断监听，直到受到客户端的信息。服务器端代码如下：import java.io.*; import .*; import java.util.*;public class Sapublic static void main(String args) int count =0;/String s=;tryServerSocket server=new ServerSocket(9999);/打印提示信息System.out.println(服务器已经对 9999 端口进行监听);/服务器循环接受客户断请求/if(!s

17、.equals(end)while(true)Socket sc=server.accept();/获取当前连接的输入流，并使用处理流进行封装DataInputStream din=new DataInputStream(sc.getInputStream(); /获取当前连接的输出流，并使用处理流惊喜封装DataOutputStream dout=new DataOutputStream(sc.getOutputStream();/打印客户端的信息System.out.println(=+(+count)+=); System.out.print(客户端口号：+sc.getInetAddre

18、ss(); System.out.println(，本地端口：+sc.getPort();System.out.println(客户端信息：+din.readUTF(); /向客户端发送回应信息dout.writeUTF(sc.getInetAddress()+ 您 好 ， 现 在 服 务 器 的 时 间 是 ：+(new Date()+.)/关闭流/BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(din.read();/s=in.readLine();/s=din.readUTF();din.close();dout.cl

19、ose();sc.close();/ else / server.close(); catch(Exception e)e.printStackTrace();运行结果（2）客户端的实现客户端主要用 Sb 类来实现对服务器端的连接功能，创建一个 Socket 对象实现对服务器的连接。客服端代码如下：import java.io.*; import .*; public class Sbpublic static void main(String args)String m1,m2; m1=222.22.125.142;m2=;try/创建连接到服务器的Socket 对象while(!m2.eq

20、uals(end)Socket sc=new Socket(m1,9999);DataInputStream din=new DataInputStream(sc.getInputStream(); DataOutputStream dout=new DataOutputStream(sc.getOutputStream();System.out.println(连接成功，请输入：); BufferedReaderInputStreamReader(System.in);m2=input.readLine(); dout.writeUTF(m2); System.out.println(din

21、.readUTF();din.close();dout.close(); sc.close();catch(Exception e)e.printStackTrace();运行结果：（3）打包发布 1. 要发布应用程序，需要将应用程序打包。使用 jar.exe，可以把应用程序中涉及的类和图片压缩为一个jar文件，这样可以便利发布程序。2. 首先，编写一个清单文件，名为 manifest.mf,其代码如下：Manifest-Version: 1.0Created-By: 1.6.0_06 (Sun Microsystems Inc.)Main-class: Sb将清单文件保存到.class 所在

22、文件中。使用命令：jar cfm Sa.jar manifest.mf *.class运行后出现 Sa.jar 文件，八实验中的问题1、在建立Socket连接时，两端的端口号必须设为一致，否则无法建立连接。2、建立好连接之后，必须按照给定的格式输入通信信息，即m+输入的信息内容，否则，将会出现“no this command”的提示。3、如果一个使用某端口的程序没有关闭，另一个程序就不能使用这个端口。4、必须先连接服务器端，再连接客户端，否则，不能预期将服务器端和客户端连通。九. 课程设计的总结体会通过主要利用 Java Socket 来实现双机通信，实现一个简单的服务器，客户端聊天通信工具。

23、并对 Java Socket 的实现进行简单的分析和讲解，通过本文以达到对 Socket的原理又一个较清晰的认识。通过本次课程设计，让我学到了很多东西，对 java socket 有了进一步的了解，同时也让我学会了开发系统的结构理念及一些基本步骤。不足之处就是有些东西我掌握的还不够牢固和不够深入，我以后还须加倍努力。由于时间的仓促，加之水平有限，本课程设计中的缺点和不足之处在所难免，敬请老师给予批评指正！十. 参考文献【1】张跃平 Java2 实用教程 清华大学出版社，2005 年【2】谢希仁 计算机网络第四版 电子工业出版社，2003 年【3】吴亚峰 java6.0 编程指南 人民邮电出版社，2007 年课程设计评价课程设计教师评语课程设计成绩 指导教师： 日期： 2012年 月 日 13