Linux环境下基于TCPIP及Socket技术的远程文件传送控制编程报告

1、linux环境下基于tcp/ip及socket技术的远程文件传送控制编程报告2013年5月目 录一、编程目的3二、通信原理3（一）tcp/ip3（二）socket4三、linux虚拟环境安装7（一）vmware简介7（二）linux简介8（三）linux虚拟环境安装9四、设计过程11（一）服务器端创建监听与文件管理11（二）客户端连接与文件传输12五、结果演示12六、代码开发13（一）服务器端13（二）客户端18七、结束语20一、编程目的这次程序设计的目标是在以linux为内核的操作系统下，实现多线程文件传输系统功能模块。系统模块分为服务器和客户端两部分，客户端实现对文件的上传、下载和查看服务

2、器默认路径下的文件列表；服务器可以对文件进行管理操作，包括创建、删除和重命名等。多线程文件传输是一种一对多或者多对多的关系，一般是一个服务器对应着多个客户端。客户端通过socket连接服务器，服务器要为客户端创建一个单独进程(线程)监听每个客户端的请求。创建好连接之后文件就可以通过流的形式传输。linux内核中为我们提供了两种不同形式的读写流，包括read()、write()和send()、recv()。客户机对文件的查看指令也是通过流传递给服务器，服务器根据请求类型返回不同相应流。根据socket原理和特点绘画出链接流程图，将客户机与服务器的相互通信划分为不同的模块，每个模块负责独立的功能项

3、。服务器输入指令管理目录下的文件，create filename是创建文件命令，rename oldname newname是删除文命令，delete filename 是删除文件命令，同时监听着客户端的请求；客户端向服务器发送上传、下载和查看请求，从而得到不同的相应，包括将文件下载到当前路径下，从当前路径下上传文件给服务器，列出服务器的文件列表。二、通信原理linux是计算机使用的主流操作系统之一，tcp/ip是广为应用的互联网协议，linux为tcp/ip网络编程提供了一种网络进程通信机制:套接字接口(socketsinterface)。以下将介绍linux环境下套接字的基本概念及编程技术

4、，并结合实例说明在linux下如何用套接字实现客户机/服务器方式的进程通信。（一）tcp/iptcp/ip即传输控制协议/网际协议(transmission control protocol/internet protocol)，是一个由多种协议组成的协议族，他定义了计算机通过网络互相通信及协议族各层次之间通信的规范。tcp是一种面向连接的、可靠的、双向的通信数据流，说他可靠，是因为他使用3段握手协议传输数据，并且在传输时采用“重传肯定确认”机制保证数据的正确发送：接收端收到数据后要发出一个肯定确认，而发送端必须要能接收到这个肯定信号，否则就要将数据重发。在此原理基础之上，设计了基于linux

5、操作系统下tcp/ip编程实现文件传输的实例。我们采用客户机/务器模式通信时，通信双方发送/接收数据的工作linux支持bsd的套接字和全部的tcp/ip协议，是通过网络协议将其视为一组相连的软件层来实现的。bsd套接字(bsd socket)由通用的套接字管理软件支持，该软件是inet套接字层，用来管理基于ip的tcp与udp端口到端口的互联问题。从协议分层来看，ip是网络层协议，tcp是一个可靠的端口到端口的传输层协议，他是利用ip层进行传接报文的；同时也是面向连接的，通过建立一条虚拟电路在不同的网络问传输报文，保证所传输报文的无丢失性和无重复性。用户数据报文协议(user datagra

6、m protocol，udp)也是利用ip层传输报文，但他是一个非面向连接的传输层协议。利用ip层传输报文时，当目的方网际协议层收到ip报文后，必须能够识别出该报文所使用的上层协议(即传输层协议)。因此，在ip报头中，设有一个“协议”域(protoco1)。通过该域的值，即可判明其上层协议类型。传输层与网络层在功能上的最大区别是前者提供进程通信能力，而后者则不能。在进程通信的意义上，网络通信的最终地址不仅仅是主机地址，还包括可以描述进程的某种标识符。为此，tcp/udp提出了协议端口(protocol port)的概念，用于标识通信的进程。例如，web服务器进程通常使用端口80，在/etc/s

7、ervices文件中有这些注册了的端口地址。对于tcp传输，传输节点问先要建立连接，然后通过该连接传输已排好序的报文，以保证传输的正确性。ip层中的代码用于实现网际协议，这些代码将ip头增加到传输数据中，同时也把收到的ip报文正确地转送到tcp层或udp层。tcp是一个面向连接协议，而udp则是一个非面向连接协议，当一个udp报文发送出去后，linux并不知道也不去关心他是否成功地到达了目的主机。ip层之下，是支持所有linux网络应用的网络设备层，例如：点到点协议(point to point protocol，ppp)和以太网层。网络设备并非总代表物理设备，其中有一些(例如回送设备)则是纯

8、粹的软件设备，网络设备与标准的linux设备不同，他们不是通过mknod命令创建的，必须是底层软件找到并进行了初始化之后，这些设备才被创建并可用。因此只有当启动了正确设置的以太网设备驱动程序的内核后，才会有/dev/eth0文件。arp协议位于ip层和支持地址解析的协议层之间。（二）socket1、套接字简介套接字(socket)是网络通信的基本操作单元，它提供了不同主机间进程双向通信的端点，这些进程在通信前各自建立一个socket，并通过对socket的读/写操作实现网络通信功能。套接字分为以下3种类型。1) 字节流套接字这是最常用的套接字类型，tcp/ip协议簇中的tcp（transpor

9、t control protocol）协议使用此类接口，它提供面向连接的（建立虛电路）、无差错的、发送先后顺序一致的、包长度不限和非重复的网络信包传输。2) 数据报套接字tcp/ip协议族中的udp(userdatagramprotocol)协议使用此类接口，它是无连接的服务，以独立的信包进行网络传输，信包最大长度为32kb，传输不保证顺序性、可靠性和无重复性，它通常用于单个报文传输或可靠性不重要的场合。3) 原始数据报套接字提供对网络下层通讯协议(如ip协议)的直接访问，它一般不是提供给普通用户的，主要用于开发新的协议或用于提取协议较隐蔽的功能。2、套接字编程方法这里将分别介绍面向连接协议的

10、字节流套接字与非连接协议的数据报套接字的编程方法，因原始数据报套接字在实际工作中较少，在此不作讨论。不论何种套接字编程均采用客户机/服务器的协作模式，即由客户进程向服务器进程发出请求，服务器进程执行被请求的任务并将结果返回给客户进程。字节流套接字的服务进程和客户进程在通信前必须建立连接。建立连接及通信的步骤见图1。1) 服务进程首先调用socket()创建一个字节流套接字，并调用bind()将服务器地址捆扎在该套接字上，接着调用listen()监听连接请求，随后调用accept()做好与客户进程建立连接的准备，无连接请求时，服务进程被阻塞；2) 客户进程调用socket()创建字节流套接字，然

11、后调用connect()向服务进程发出连接请求；3) 当连接请求到来后，服务进程被唤醒，生成一个新的字节流套接字，并用新套接字同客户进程的套接字建立连接，而服务进程最早生成的套接字则继续用于监听网络上的服务请求；4) 服务进程和客户进程通过调用read()和write()交换数据；5) 服务进程和客户进程通过调用close()撤消套接字并中断连接。数据套接字的服务进程客户进程通信前不必建立连接，通信的步骤见图2。1) 服务进程首先调用socket()创建一个数据套接字，并调用bind()将服务器地址捆扎在该套接字上，然后调用recvfrom()等待客户进程发来的请求；2) 客户进程在调用soc

12、ket()创建一个数据报套接字后，调用bind()将客户机地址捆扎在此套接字上，接着调用sendto()向服务进程发送请求，然后调用recvfrom()等待服务进程返回该请求的处理结果；3) 服务进程在执行客户进程所请求的任务后，调用sendto()将处理结果返回给客户进程；4) 服务进程和客户进程通过调用close()撤消套接字。3、套接字编程示例下面给出一个运用字节流套接字在tcp/ip网络上实现客户机/服务器方式进程通信的实例。在此例中，服务进程先于客户进程运行，当双方建立连接后，服务进程通过该连接向客户进程不断发送一个连续增长的序列数，客户进程每接收到50个序列数就在屏幕上显示一个.，

13、显示至20个点后换行，直至任意一方进程被中断为止。#include#include#include#include#includemain()intsock,namelen,seq,netint;structsockaddr-inserver;/存服务器的internet地址charmsgsock;charbuf1024;/创建internet域的tcp协议的字节流套接字sock=socket(af-inet,sock-stream,ipproto-tcp);if(sock0) perror(socket);exit(1);/将本地主机(服务器)的地址捆扎到创建的套接字上server.sinf

14、amily=af-inet;/internet域sevrer.sinaddr.s-addr=inaddr-any;/使用任意合法地址sevrer.sinport=htons(1032);/公认的服务端口号if(bind(sock,&server,sizeof(server)0)perror(bind);exit(2);/阻塞至客户方有连接请求到来,建立一新套接字用于通信namelen=sizeof(server);if(msgsock=accept(sock,&server,&namelen)0)perror(accept);exit(4);/此时连接已建立,可以进行通信seq=0;for(;

15、)netint=htonl(seq);/主机字节顺序转为网络字节顺序write(msgsock,&netint,4);/向客户方写序列数seq+;三、linux虚拟环境安装为了便于程序的开发和测试，本次利用虚拟机软件vmware在同一台计算机上安装linux操作系统，实现程序开发环境的搭建。（一）vmware简介美国vmware公司推出的虚拟计算平台vmware提供了一种在一台计算机上同时运行各种linux和windows操作系统的具有创新意义的解决方案。vmware支持的系统包括：各种linux发行版、dos、windows 3.1、windows 95、windows 98、windows

16、 nt，windows 2000、windows me以及freebsd等。1、vmware的特点在本书后续章节中，使用guest来表示vmware虚拟的客户机，guest os指运行在虚拟机上的操作系统；host指物理存在的计算机，host os指在host上运行的操作系统。例如，在操作系统为windows的计算机上安装了vmware，并虚拟了linux。那么，host是安装windows的这台计算机，host os是windows，虚拟机上运行的linux就是guest os。vmware具有以下特点：vmware为虚拟计算机提供了bios，你可以像对独立的计算机那样更改虚拟机的bios参

17、数设置。可以在窗口模式下运行guest，也可以在全屏模式下运行。当你从guest os切换到host os屏幕之后，系统将自动保存guest os上运行的所有任务，以避免由于host os的崩溃而损失guest os应用程序中的数据。每一个虚拟机操作系统都是相对独立的，并拥有独立的网络地址。guest和host之间支持tcp/ip、novell netware、microsoft虚拟网络以及samba文件共享等协议。4.2节将详细介绍windows host与linux guest之间的文件共享方式。vmware支持guest os和host os之间以及不同guest os操作环境下的剪切、

18、复制和粘贴操作。在硬件方面，vmware支持cd-rom、软驱以及音频的输入输出，从vmware 2.03开始增加了对scsi设备、svga图形加速卡以及zip驱动器的支持。vmware窗口提供了打开虚拟机电源、关闭虚拟机电源以及复位键等按钮，这些按钮就如同虚拟机机箱上的按钮一样。例如，对windows guest来说，如果在运行过程中非正常关机或者vmware崩溃，下次启动guest的时候，它会自动进行文件系统的检查和修复。2、vmware的运行原理借助vmware提供的虚拟功能，可以在同一个窗口运行多个全功能的操作系统。vmware中的guest os直接在x86保护模式下运行，使所有的虚

19、拟机操作系统就像运行在单独的计算机上一样。vmware运行在主机的操作系统之上，它在guest os与host os之间加了一层虚拟操作平台（vmware virtual platform），对下层的硬件和相关软件进行了虚拟，形成独立的计算机系统，所有的guest os都运行在一个独立的虚拟计算机之上。（二）linux简介linux是一种自由和开放源代码的类unix操作系统。定义linux的组件是linux内核，该操作系统内核由林纳斯托瓦兹在1991年10月5日首次发布。严格来讲，术语linux只表示操作系统内核本身，但通常采用linux内核来表达该意思。linux则常用来指基于linux内核

20、的完整操作系统，包括gui组件和许多其他实用工具。由于这些支持用户空间的系统工具和库主要由理查德斯托曼于1983年发起的gnu计划提供，自由软件基金会提议将该组合系统命名为gnu/linux。linux最初是作为支持英特尔x86架构的个人电脑的一个自由操作系统。目前linux已经被移植到更多的计算机硬件平台，远远超出其他任何操作系统。linux是一个领先的操作系统，可以运行在服务器和其他大型平台之上，如大型主机和超级计算机。世界上500个最快的超级计算机90以上运行linux发行版或变种，包括最快的前10名超级电脑运行的都是基于linux内核的操作系统10。 linux也广泛应用在嵌入式系统上

21、，如手机，平板电脑，路由器，电视和电子游戏机等。在移动设备上广泛使用的android操作系统就是创建在linux内核之上。linux也是自由软件和开放源代码软件发展中最著名的例子。只要遵循gnu通用公共许可证,任何个人和机构都可以自由地使用linux的所有底层源代码，也可以自由地修改和再发布。通常情况下，linux被打包成供个人计算机和服务器使用的linux发行版，一些流行的主流linux发布版，包括debian（及其派生版本ubuntu，linux mint），fedora（及其相关版本red hat enterprise linux，centos）和opensuse等。linux发行版包含

22、linux内核和支撑内核的实用程序和库 ，通常还带有大量可以满足各类需求的应用程序。个人计算机使用的linux发行版通常包x window和一个相应的桌面环境，如gnome或kde。桌面linux操作系统常用的应用程序,包括firefox网页浏览器，libreoffice办公软件， gimp图像处理工具等。由于linux是自由软件，任何人都可以创建一个符合自己需求的linux发行版。（三）linux虚拟环境安装1、第一步：安装vmware虚拟机，安装过程不再赘述，安装后如图3所示。图3 vmware安装截图2、第二步：安装red hat linux，安装过程不再赘述，安装后如图4所示。图4 l

23、inux安装截图3、第三步：点击“打开虚拟机电源”，运行linux，用root登录系统（如图5所示），进行x windows。图5 linux登录截图4、第四步：在x windows下点击左下角的小红帽图标，然后选择“系统工具” - “终端”，打开终端，开始程序编制，如图6所示。图6 linux终端窗口截图至此linux环境已安装完成，具备程序开发条件。四、设计过程（一）服务器端创建监听与文件管理服务器负责的功能模块主要有两部分，一是对连接进来客户端所有线程的管理和服务器目录下的文件管理；二是创建线程来单独监听客户端的动作。为了便于管理，我们创建两个user.txt和client.txt两个文

24、档来分别负责服务器的连接和客户端的连接。user.txt中存放了服务器名和密码。client.txt存放了连接客户端名字和密码。我们首先对服务器的创建有个监测，即在启动时先核实服务器的所有者username和密码password，将输入的用户、密码与user.txt中的用户密码比较，匹配成功则同意启动，否则return -1表失败。接着创建一个socket套接口，绑定ip设置客户端的最大连接数为10，然后创建一个sever线程来实现对服务器本身监听动作。主体代码见最后接下来创建线程完成对客户端的监听监听等待连接：while(1)sockdata = accept(sockfd,(struct

25、sockaddr*)0,(int*)0);.我们定义结构体：struct client_tpthread_t tid;int conn_fd;int used;char name20;p_client10;来存放每个客户端的socket信息、线程标识、使用号、连接号和客户名。创建线程实现单独监听：p_clienti.conn_fd = sockdata;p_clienti.used = i;strcpy(p_ , client_name);pthread_create(&p_clienti.tid,null,&client_conn,&p_clienti)接下来是线程c

26、lient_conn()的功能，监听客户端的功能完成。（二）客户端连接与文件传输在客户端这边我们同样适用了检测机制，运行客户机时要将用户名、密码以及ip地址和端口号作为参数输进来，先建立与服务器的连接，然后将用户名和密码发送到服务端检测，如果检测失败则接收到一条拒绝信息，连接断开，如果检测成功则接收到一条确认信息，双方通信开始。主体代码见最后：到此为止我们已经实现了服务器和客户端的主体功能，具体代码查看附录文件夹。五、结果演示fliea.c为服务器端程序文件fileb.c为客户端程序文件zhangbowentest.txt为传送文件服务器端程序接收文件运行客户端程序，传送zhangbowent

27、est.txt文件运行服务器端程序，等待文件传诵编译服务器和客户端源文件六、代码开发（一）服务器端#include #include / 包含套接字函数库#include #include / 包含af_inet相关结构#include / 包含af_inet相关操作的函数#include #include#include#include#include#include#define port 9999#define buffsize 1000#define maxpath 32#define len sizeof(struct list)int count=0; /计量歌曲数double f

28、ilesize; /文件总大小struct list char pathname1024; char filename512; struct list *next;struct list *head,*p1,*p2;void scan_dir(char *dir,int depth) /定义目录扫描函数 dir *dp; struct dirent *entry; struct stat statbuff; int l; if(!(dp=opendir(dir) /puts(cant open); return; chdir(dir); /切换到当前目录中去 while(entry=readd

29、ir(dp)!=null) lstat(entry-d_name,&statbuff); /获取下一级成员属性 if(s_ifdir&statbuff.st_mode) /判断下一级成员是否是目录 if(strcmp(.,entry-d_name)=0| strcmp(.,entry-d_name)=0) continue; /printf(%*s%s/n,depth,entry-d_name); scan_dir(entry-d_name,depth+4); /调用自身，扫描下一级 else l=strlen(entry-d_name); l-=4; if(strcmp(entry-d_na

30、me+l,.mp3)=0| strcmp(entry-d_name+l,.mp3)=0) char path_buffmaxpath; getcwd(path_buff, maxpath); p1= malloc(len); strcpy(p1-pathname,path_buff); strcpy(p1-filename,entry-d_name); /printf(%s hello %s,p1-pathname,p1-filename); p1-next=0; count+; if(count=1) head=p2=p1; else p2-next=p1; /p2=p2-next; p2=

31、p1; /printf(hello); int tem; tem = statbuff.st_size; filesize+=tem; chdir(.); /回到上一级目录 closedir(dp);int print() struct list *temp; temp=head; /printf(.here1); if(head!=null) do printf(%s %sn,temp-pathname,temp-filename); temp=temp-next; while(temp!=null); return ;int main() puts(scan disk.); scan_di

32、r(/home,0); printf(list output: n); print(); puts(scan endn); printf(total %d filesn,count); printf(total%3.2gmbn,filesize/1024/1024); int server_sockfd,client_sockfd; int server_len,client_len; struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr; server_sockfd = socket(af_inet,sock_stream, 0); / 定义套

33、接字类型 server_sockaddr.sin_family=af_inet; server_sockaddr.sin_port=htons(port); server_sockaddr.sin_addr.s_addr=inaddr_any; server_len=sizeof(server_sockaddr); /允许重复使用本地地址和套接字绑定 int j=1; setsockopt(server_sockfd,sol_socket,so_reuseaddr,&j,sizeof(j); /绑定端口 if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&ser

34、ver_sockaddr,server_len)=-1) perror(bind:); exit(1); /监听端口 if(listen(server_sockfd,5)=-1) perror(listen:); exit(1); printf(listening.n); pid_t pid; client_len=sizeof(client_sockaddr); while(1) if(client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&client_len)=-1) perror(accept er

35、ror:); exit(1); printf(%sconnect to the servern,inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr); printf(ready to send a file.n); pid=fork(); /创建子进程 if(pid=0) /子进程发送数据 /发送文件数目 int countbyte; countbyte=send(client_sockfd,&count,4,0); / printf(countbyte=%dn,countbyte); char fileinfo100; /定义文件信息，包括文件路径和文件名 memset(f

36、ileinfo,0,100); char filename50; memset(filename,0,50); struct stat statbuff; struct list *temp; temp=head; if(head!=null) do / printf(%s %sn,temp-pathname,temp-filename); char c2=/; strcat(temp-pathname,c); strcat(temp-pathname,temp-filename); / printf(temp-pathname=%sn,temp-pathname); strcpy(filei

37、nfo,temp-pathname); strcpy(filename,temp-filename); printf(fileinfo=%sn,fileinfo); / printf(filename=%sn,filename); int sendbytes=0; sendbytes=send(client_sockfd,filename,50,0); printf(sendbytes=%dn,sendbytes); /发送文件大小 int filesize=0; int sendfsize; lstat(fileinfo,&statbuff); filesize=statbuff.st_si

38、ze; printf(filesize =%dn,filesize); sendfsize=send(client_sockfd,&filesize,4,0); / printf(sendfsize=%dn,sendfsize); char buffbuffsize; memset(buff,0,buffsize); file * fp = fopen(fileinfo,r); if(null = fp ) printf(file:not foundn ); else int file_block_length = 0; while( (file_block_length = fread(bu

39、ff,sizeof(char),buffsize,fp)0) / printf(file_block_length = %dn,file_block_length); if(send(client_sockfd,buff,file_block_length,0)next; while(temp!=null); printf(files sent overn); /end of child process if(pid0) close(client_sockfd); /end of while(1)（二）客户端#include #include #include #include #includ

40、e #include #include #include #include #include #define ip_addr int main() unsigned char filename50; int filesize; unsigned char databuf1000; int sockfd; struct sockaddr_in serv_addr; / struct hostent *host; int i; int lastsize=0;/ host = gethostbyname(localhost); sockfd=socket(af_inet,sock_

41、stream,0); serv_addr.sin_family = af_inet; serv_addr.sin_port = htons(9999); /serv_addr.sin_addr = *(struct in_addr*)host-h_addr); serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip_addr); bzero(&(serv_addr.sin_zero),8); if(connect(sockfd,(struct sockaddr *) &serv_addr,sizeof(struct sockaddr)=-1) perror(connect); exit(1); /接收文件数目 int count=0; int countbyte; countbyte=recv(sockfd,&count,4,0); printf(file number=in,count); while(count-) i=recv(sockfd,filename,sizeof(filename),0); /接收文件名 / printf(recv %d bytesn,i); printf(file name=%sn,filename); i=recv(sockfd,&filesize,sizeof(filesize),0);