信号与信息处理综合应用课程设计指导书

1、信号与信息处理综合应用课程设计指 导 书2011年11月第一 设计要求一、 设计题目基于socket的即时通讯系统二、 设计目的通过综合课程设计，使学生能够运用数字信号处理、信号与系统、通信原理、面向对象的程序设计、计算机通信网、通信协议开发及应用等课程的知识来设计一个基于socket的即时通讯系统，培养学生的动手能力以及分析问题、解决问题的能力。三、 设计要求（一）基本要求1 熟练掌握面向对象的程序设计方法；2 实现点对点通讯，能进行文字对话传输，包括客户端与服务器端；3 能对系统参数进行配置。（二）提高要求1、实现文件、图片传输；2、语音对话（两人及两人以上）；3、友好的对话界面。四、 进

2、度安排1、 2011年12月5（星期一）上午9：00开始 作课程设计动员和课程设计任务安排。2、 2011年12月5日下午， 为调研、收集资料阶段。可以到图书馆、书店或网络上查阅相关资料，主要收集有关网络编程的基本原理、方法等方面的资料，以及ip协议、icmp协议文本。3、 2011年12月6日至2011年12月16日上午，编写源程序、上机调试。4、 2011年12月16日星期五下午（2：00）提交课程任务结题报告，并参加答辩（良、优）。五、 设计提示1 系统设计框图 注：局域网中任一端点都可作为客户端或服务器端。2 设计参考资料l tcp/ip网络编程技巧l windows编程l micro

3、soft visual c+6.0从入门到精通l delphi 网络编程l 计算机通信网基础六、 综合课程设计报告书要求（一） 报告内容1 设计目的。2 设计内容。3 设计要求。4 设计原理。5 软件设计（附程序流程图、源程序清单）。6 调试过程（论述调试中所遇到的各种问题，以及解决这些问题的思路和过程）。7 实验结果分析（对设计的系统和运行结果进行简要分析）。8 体会和建议。9 参考文献，参考文献的标注注意一定要符合科技论文标注国家标准相关的规定。第二 评分标准课程设计的成绩从以下个方面进行考核：1) 纪律：由指导教师根据平时考勤、学习态度及是否遵守设计安排酌情评分；2) 答辩：由指导教师统

4、一安排答辩时间及顺序，根据设计内容及论文提问相关问题，根据学生的回答决定答辩成绩；3) 实作：根据设计过程中，由指导教师记录的学生编程及调试的相关情况，以及答辩时学生上机操作的情况进行评分；4) 论文：论文要求包括文献综述、开题报告、结题报告及附源程序等内容，并对具体的格式及内容提出要求，根据学生完成论文的情况及内容给出相应成绩。其中纪律占，答辩占，实作占，论文占。按照百分比给出优、良、中、及格、不及格五个等级。第三 原理简介 1 tcp/ip简介 tcp/ip的历史要追溯到70年代中期,当时arpa为了实现异种网之间的互连(interconnection)与互通(intercommunica

5、tion),大力资助网间网技术的研究和开发,于1977年到1979年推出目前形式的tcp/ip体系结构和协议规范.到今天,tcp/ip技术以及internet网间网已经为广大计算机工作者,机算机厂商和机算机用户所接受.据统计,到1990年,internet以包含遍布欧美的五千个活动网络,超过三十万台机算机.作为一种事实上的工标准,tcp/ip技术方兴未艾. 2 tcp/ip的网络分层结构 对tcp/ip协议来说,tcp提供传输层服务,ip提供网络层服务.tcp/ip协议组(或internet协议组)的分层结构及其与osi模型的对应关系如图4所示.图中有关协议的名称及其基本含义如下: (1) t

6、cp. 为传输控制协议(transmission control protocol).它是提供给用户进程的一个可靠的全双工字节流的面向连接的协议.大多数internet应用程序使用tcp.因为tcp使用ip,所以整个internet协议组也常称为tcp/ip协议组. (2) udp. 为用户数据报协议 (user datagram protocol). (3) icmp. 为网间报文控制协议 (internet control message protocol). (4) ip. 网间协议 (internet protocol). ip协议是为tcp,udp和icmp提供分组发送服务协议. (

7、5) arp. 地址转换协议. (6) rarp. 反向地址转换协议. 3 socket编程界面 (1) socket 原理 socket编程界面由4bsd unix首先提出,目的是解决网间网进程通信问题.socket接口为进程间通信提供了一种新的手段,它不但能用于同一机器中的进程之间的通信,而且支持网络通信功能.socket具有类型,反应了对用户透明的通信特性. 一个完整的socket连接用一个相关描述: 协议,本地地址,本地端口,远地地址,远地端口 socket 是面向客户-服务器模型而设计的,针对客户和服务器程序提供不同的socket系统调用. (2) socket系统调用 不管sock

8、et内部机制如何,它提供给应用程序员的最终界面是一组系统功能调用.下面,我们一一给出重要的socket系统调用. 1. 创建 socket - socket() 调用格式如下: sockid = socket (af,type,protocol) af : 地址族,指本socket所用地址类型. type : 类型,指创建socket的应用程序所希望的通信服务器类型. protocol : 协议,指本socket请求的协议. 2. 指定本地地址 - bind()调用 bind()将本地socket地址与所创建的socket联系起来,即将本socket地址赋予socket,以指定本地半相关.bi

9、nd()的作用相当于给socket命名,调用格式为: bind (sockid,localaddr,addrlen) sockid : socket号. localaddr : 本地socket地址. addrlen : 地址长度. 3. 建立socket连接 - connect () 与 accept ()调用 这两个系统调用用于完成整个相关的建立.其中connect用于建立连接 .调用格为: connect (sockid,destaddr,addrlen) destaddr : 指向对方socket地址(信宿地址)结构的指针. accept : 用于面向连接的服务器,其调用格式为: ne

10、wsock = accept (sockid,clientaddr,paddrlen) clientaddr : 指向客户socket地址指针. paddrlen : 客户socket地址长度. 4. listen() 调用 此调用用于面向连接服务器,表明它愿意接收连接,listen()在accept()之前调用,格式为: listen (sockid,quelen) quelen : 请求队列长度. 5. 发送数据 - write(),writev(),send()与sendto(),sendmsg() 用于socket数据发送的系统调用一共有五个,其中三个,write(),writev()

11、和send()用于面向连接传输,其余两个用于无连接传输.面向连接的调用可以不指定信宿地址,而无连接的调用必须指定.假如无连接socket的双方均调用过connect(),可以认为是建立有连接的socket,也可以面向连接调用发送数据. 三个面向连接调用三者的格式大致相同: write (sockid,buff,bufflen) : 缓冲发送 writev (sockid,iovector,vectorlen) : 集中发送 send (sockid,buff,bufflen,flags) : 可控缓冲发送 其中buff指向发送缓冲区的指针,bufflen是发送缓冲区大小. 用于无连接数据发送的

12、调用有两个: sendto (sockid,buff,bufflen,flags,dsadd,addrlen) sendmsg (sockid,message,flags):可控集中无连接发送. 6. 接收数据 - read(),readv(),recv()与recvfrom(),recvmsg() 接收数据与发送数据系统调用是一一对应的,两者参数的最大区别是,前者buffer是一个指针,其所指单元初值为欲读数据长度,调用后的值是实际读出的值. 4 客户-服务器模型的socket实现框架 1)客户-服务器模型时序图 下图是面向连接客户-服务器模型的典型时序图 服务器 客户 socket() s

13、ocket() bind() bind() listen() accept() 等待客户连接请求 阻塞 connect() read() write() 2)服务器socket地址的确定 在客户-服务器模型中,所有的作用者都是客户首先发起的(如连接请求,服务请求等),因此客户必须要知道服务器socket地址,另外,客户调用服务器之前,可以在命令行中给出服务器所在主机的域名,根据域名可以获得服务器主机的地址,系统调用为:hp=gethostbyname(host).其中host可以是服务器主机域名,返回hp是一个指向主机地址结构的指针.附录：课程设计中要用到的winsock函数wsastartu

14、p初始化socket库wsacleanup结束socket库的使用socket为所要进行的网络通信建立标识符connect连接到远程主机closesocket结束通信，关闭标识符bind将ip地址、tcp端口号与套接字标识符绑定listen将接受套接字置于被动模式，将服务器置于侦听状态，并指定允许的连接数accept接受下一个呼入的连接recv接收传入的tcp数据recvfrom接收传入的udp数据select在指定的套接字集准备好接收数据前一直等待send发送tcp数据sendto发送udp数据shutdown释放tcp连接getpeername从套接字中获取对等方的端口地址setsocketopt获取当前套接字的可变选项gethostbynameinet_addr