一种基于TCP协议的点对点通信方法

1、文章编号:100622475(2005 0920062203收稿日期:2005204204作者简介:黄焕(19772 , 男(壮族 , 广东湛江人, 湛江海洋大学航海学院助教, 硕士, 研究方向:数字通信和信号处理; 黄赞(19712 , 男, 广东湛江人, 湛江师范学院信息科技学院工程师、讲师, 硕士, 研究方向:机电控制与先进制造技术。一种基于TCP 协议的点对点通信方法黄焕1, 黄赞2(1. 湛江海洋大学, 广东湛江524000;2. 湛江师范学院, 广东湛江524022摘要:首先分析了基于UDP 协议和基于T CP 协议的点对点通信方式的不同之处, 并对两者进行了比较, 然后重点介绍了

2、一种采用多线程技术的、基于T CP 协议的点对点通信的方法。, 数据报的判断过程, 使程序更为简洁和稳定, 效率更高。关键词:UDP;T CP ; 点对点通信; 多线程中图分类号:TN915. 04;TP393文献标识码:AA Point 2to 2on TCP ProtocolHuan 1,H UANG Z an 2(,Z hanjiang 524000,China ; 2. Z hanjiang N orm al University ,Z hanjiang 524022,China Abstract :This paper analyzes the differences between

3、 point 2 to 2point communication methods based on UDP protocol and T CP protocol at first , and compares the tw o methods at the same time , then emphasizes to introduce a point 2to 2point communication method based on T CP protocol which adopts multi 2thread technique. This method guarantees the re

4、liability of data transmission efficiently , av oids the judgment for the mass data and makes the program m ore succinct , steady and efficiency. K ey w ords :UDP ;T CP ;point 2to 2point communication ;multi 2thread0引言随着计算机网络的普及, 通过网络进行信息交流成为人们日常生活的一部分, 为了保护自己的隐私, 通过网络进行点对点的通信显得非常重要。目前点对点实时通信的软件很多,

5、比如NetMeeting 、IPPhone 、MediaRing 等等, 这些软件都功能完善、相对独立, 但不利于集成到自己开发的软件中。有时为了把点对点通信的功能集成到自己开发的软件当中, 我们必须自己动手编制程序, 而选择基于何种协议的点对点通信方式, 是我们必须要考虑的问题。在TCP/IP 协议组中,TCP 是一种面向连接的协议, 为用户提供可靠的、全双工的字节流服务, 具有确认、流控制、多路复用和同步功能, 适于数据传输。UDP 协议则是无连接的, 每个分组都携带完整的目的地址, 各分组在系统中独立传送。它不能保证分组的先后顺序, 不进行分组出错的恢复与重传, 因此, 不保证传输的可靠

6、性。但是, 它提供高传输效率的数据报服务1, 大多数的点对点通信的软件都是基于UDP 协议的, 如PP 点点通等等。1基于U DP 协议的点对点通信方式的讨论在一些特定的场合下, 如某些模拟软件需要模拟电传通信和电话通信的过程, 双方要建立通信必须要完成请求通话和互换应答码的“握手”过程, 以及通信过程中存在“占线”问题, 即一旦线路连接, 其他终端对通信双方的呼叫都不能成功。通信结束后, 双方断开连接, 也需要信息交互, 如果采用基于UDP 协议的编程模型, 而且收发双方各自只设置一个s ocket , 则从建立通信线路, 互发数据到结束通信, 程序设计应能完成以下过程:(1 在请求通话时,

7、 必须发送“请求通话”数据报, 该数据报应包含“请求通话”报头, 对方收到后, 发回一个“确认”数据报, 表示同意建立呼叫, 这样双方才能建立通信。计算机与现代化2005年第9期J IS UAN J I Y U XI ANDAIH UA总第121期(2 在互发数据过程中, 为了模拟“占线”过程, 对其他终端发来的“请求通话”数据报, 通信双方都应拒绝, 即发“拒绝通话”数据报。(3 通信结束, 双方都应互发“断开连接”数据报。以上过程会带来如下弊端:(1 假设一个机房内共有36台终端机, 每台机之间的数据报来往非常多,UDP 协议又是无连接的, 不保证数据传输的可靠性, 这样很可能造成数据报丢

8、失。如果有一方发出“请求通话”数据报后, 为模拟“占线”过程, 它对其他终端的请求通话一律拒绝, 但被呼叫方的“确认”数据报由于在传输过程中丢失了, 则双方不能建立通信。这样, 往往就出现这台终端机看起来没有和其他终端机通信, 屡被拒绝。实际上, 认”, 而“确认”(2 们发“, 行处理, 即发“, 这样使程序的效率下降。(3 双方通信结束, 应互发“断开连接”数据报, 但若有一方收不到, 则使该方以为没有断线, 结果是其他终端机对他的“请求通话”数据报被拒绝。当然也可以采用收发双方都设置两个s ocket , 一个s ocket 负责发送“请求通话”数据报或接收“请求通话”数据报, 双方同意

9、建立通话后, 转到另外一个s ocket 上进行信息交流, 这样, 就可避免“拒绝”通话数据报的判断过程, 但是, 对“请求通话”数据报和“断开连接”数据报的丢失问题不能够很好地解决。2基于TCP 协议的点对点通信实现方法(1 收发双发都设置两个s ocket 。一个s ocket 是服务器型s ocket , 绑定本地地址, 监听对应的端口, 收到连接请求, 则与要求连接的客户端进行信息交流, 由于要模拟出“占线”的情况, 该服务器型s ocket 只能与一个客户端连接。另外一个s ocket 是客户端型s ocket , 在发射方进行呼叫时, 用connect (函数与接收方的服务器型s

10、ocket 连接, 由于要模拟出“占线”的情况, 在用connect (函数连接的同时, 应停止本方的服务器型s ocket 监听。(2 由于程序要对多个程序模块进行启动和停止的调度, 所以采用多线程技术。设置如下几个线程:连接线程、监听线程和新套接字收发线程, 具体的线程调度如图1所示。accept (函数接收到连接, 可利用该套接字与主叫方通信。原先用于监听的套接字必须要关闭, 否则重新启动监听线程时会出错。(4 由于双方在通信过程中, 停止了监听线程, 如果其他终端用connect ( 函数连接它们, 连接不通会返回错误信息, 则表明对方正在通话。(5 用VC +编制的程序关键代码如下:

11、服务器型s ocket 的监听线程:UI NT thread1(LPVOI D p . . .dlg ->msgs ock =accept (dlg ->s ock , (s ockaddr 3 &(dlg ->serv , &(dlg ->addlen ;/等待连接if (dlg ->msgs ock =I NVA LI D -S OCKET dlg ->m - edit. SetWindowT ext (Error accept ; else /如果接收到连接closes ocket (dlg ->s ock ;/若接收到连接后,

12、则关闭原先用于监听的套接字A fx BeginThread (&thread2,0 ;/启动新套接字收发线程A fxEndThread (0 ;/停止本方监听线程连接线程:UI NT thread (LPVOI D v . . .connect (dlg ->clis ock , (s ockaddr 3 &(dlg ->cli , sizeof (dlg ->cli ;/连接服务器端. . .closes ocket (dlg ->clis ock ;/断开连接后, 关闭s ocket A fx BeginThread (&thread1,0

13、;/重新启动本方监听线程A fxEndThread (0 ;/断开连接后, 则停止连接线程return 0; 新套接字收发线程:362005年第9期黄焕等:一种基于T CP 协议的点对点通信方法UI NT thread2(LPVOI D p . . .while (dlg ->s ! =S OCKET -ERROR /循环接收数据dlg ->s =recv (dlg ->msgs ock ,bu ff ,100,0 ; dlg ->SetF oregroundWindow (; if (dlg ->s ! =S OCKET -ERROR dlg ->m -l

14、ist. InsertItem (dlg ->count +,bu ff ; dlg ->m -list. Scroll (size ; closes ocket (dlg ->msgs ock ;/若对方断开连接, 则关闭用于收发数据的s ocketA fx BeginThread (&thread1,0 ;/s 的监听线程A ( /3结束语(1 以上程序在Windows 2000和Windows XP 环境下全部运行通过。(2 由于该程序巧妙地运用了多线程技术, 使得各个程序模块的调度非常自如, 可以使用相关函数在线程内部停止线程, 也可以在线程外部利用相关函数启

15、动线程。(3 采用基于TCP 协议的编程方法, 有效地保证了数据传输的可靠性, 避免了对基于UDP 协议的程序设计中所使用的大量数据报的判断过程, 使程序更为简洁和稳定, 效率更高, 同时可以利用各种出错信息来判断是“占线”还是“拆线”, , 协议的语音聊天系统的设 ,2002,23(12 :5860. , 钟军, 等. Visual C +网络通信协议分析与应用实现M.北京:人民邮电出版社,2003. 3林晓. 多线程在网络程序设计中的应用J.华侨大学学报,1999,20(3 :308311. 4冯美霞. 多线程应用程序的同步技术J.计算机应用,1999,19(6 :2426.(上接第61页

16、 交换机计数器为Pentium Pro TSC ,5ns 。终端的计数器通过调用gettimeofdata ( 函数获得(精确度为毫秒级 。图1算法性能评估网络模型故障恢复各阶段所要的时间如表1所示。表1故障恢复各阶段所花费时间表故障恢复时间中断连接连接处理95ns/连接信息帧传输2s/帧+信息帧传输时间生成树重建SP 恢复计时器30ms信息帧处理(SP 、EP 、CP 35ns/帧、20ns/帧、15ns/帧信息帧传输2s/帧+信息帧传输时间重建连接总开销814ms/连接(终端 、0. 10. 6ms/连接由表1可知,SP 阶段恢复计时器所需的时间占主要部分, 其他各部分与之相比都很小, 都

17、为微秒和纳秒级, 可以不计。所以本算法总的延迟大约为180ms , 远远小于IEEE 802. 1D 的延迟(大于30s , 满足工业控制的要求。参考文献:1T im Boyles ,Dave Hucaby. S witchingM.Cisco Press ,2000. 2Andrew S T anebaum. 计算机网络(第3版 M.北京:清华大学出版社,1998.3T odd Lammle ,K evin Hales. CC NP S witching S tudy G uideM.Sybex Press ,2000.4G ilbert Held. 以太网(第3版 M.北京:人民邮电出版社,1999.5Srinidhi Varadarajan , T zi 2cker Chiueh. Fault Recovery in a Re 2