计算机科学与技术-基于TCP协议的腾讯QQ聊天软件系统设计

摘要基于TCP协议的通讯QQ聊天软件系统设计摘要：随着科技的快速发展，人们的日常通讯信方式也在不断地进步，从费时费力的利用马匹送信，到后来的利用交通工具送信，再到方便快捷的电报通信，一代又一代的更新发明，渐渐地就出现了电话等各种电子产品，极大地拉近了人与人之间的距离。本设计是基于TCP协议的通讯QQ聊天软件系统设计，采用Client/Server结构进行设计，使用SQLServer2000构建数据库，通过基础的网络SOCKET编程，为即时通讯提供一个简单而安全的解决方案，使用TCP协议实现端到端的文件传输，实现即时通讯的功能，既能保证数据可靠传输，又能提高传输的效率。该软件能实现用户之间的聊天和传输文机，类似QQ等软件，但此软件只有注册登录、聊天、收发文件等基本功能，不足之处仍需改进。关键词：Client/Server结构；即时通讯；TCP协议

DesignofCommunicationQQChatSoftwareSystemBasedonTCPProtocolAbstract:Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology.People'sdailycommunicationmethodsarealsoconstantlyimproving.Fromtime-consumingandlaborioususeofhorsestolateruseoftransportationtodeliverletters,toconvenientandfasttelegraphcommunication.Generationaftergenerationofnewinventions.Gradually,variouselectronicproductssuchastelephonesappeared.Ithasgreatlyshortenedthedistancebetweenpeople.ThisdesignisbasedonTCPprotocolcommunicationQQchatsoftwaresystemdesign.Client/Serverstructureisadoptedfordesign.UseSQLServer2000tobuildadatabase.ThroughthebasicnetworkSOCKETprogramming,itprovidesasimpleandsafesolutionforinstantmessaging.TCPprotocolisusedtorealizeend-to-endfiletransfer.Realizethefunctionofinstantmessaging.Notonlycanreliabledatatransmissionbeensured,butalsothetransmissionefficiencycanbeimproved.Thesoftwarecanrealizechattingandtexttransmissionbetweenusers.SoftwarelikeQQ.However,thissoftwareonlyhasthebasicfunctionsofregistering,loggingin,chatting,sendingandreceivingfiles,etc.Thedeficienciesstillneedtobeimproved.Keywords:Client/Serverstructure;Instantmessaging;TCPprotocol目录第1章绪论 绪论研究背景和意义课题的背景分析TCP/IP协议中文名为传输控制协议/因特网互联协议，也称为网络通讯协议，是Internet国际互联网络的基础和Internet最基本的协议，它定义了电子设备如何连接因特网以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，当TCP发现传输的问题，一有问题就发出信号并且要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。IP是每一台联网设备的地址。TCP提供了一种可靠的数据流服务，通过三次握手建立连接，通讯完成是要拆除连接，因此TCP只能用于端到端的通讯。本课题研究的意义TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，作为一种可靠传输控制协议，其核心思想：既要保证数据可靠传输，又要提高传输的效率，而用三次握手恰恰可以满足以上两方面的需求。开发目标和开发和环境开发目标本课题目标是实现用户之间的即时交流和文件传输，通过基础的网络SOCKET编程，为即时通讯提供一个简单而安全的解决方案。开发环境本系统采用Client/Server结构进行设计，使用SQLServer2000构建数据库，并使用SOCKET套接字开发一个基于TCP协议的通信软件，实现聊天、文件传输功能。

需求分析软件功能模块（1）注册登录：聊天者需要在登录界面进入注册界面注册账号，系统会自动分配账号，密码、确认密码、昵称、性别、年龄、地区需要用户自行选择或输入，完成注册返回登录界面输入账号、密码和服务器IP登录成功后才能操作软件的功能。（2）聊天：登录成功后，聊天者可以选择在线的好友进行聊天。（3）收发文件：聊天者可以在本地选择发送文件给好友。（4）清空谈话内容：聊天者可以随时清空当前聊天窗口的所有谈话内容。（5）刷新列表：聊天者可以手动刷新聊天者列表。软件用例分析软件用例图图2-1软件用例图此软件模仿了QQ部分功能，包括注册登录、文字聊天、收发文件、清空谈话内容、刷新列表、查看用户资料。如上图2-1所示。注册登录用例规约表表2-1注册登录用例规约表用例编号1用例名称注册登录功能描述主要用于注册和验证登录者的身份执行者聊天者前置条件注册界面、登录界面后置条件登录成功涉众利益聊天者基本路径注册：打开登录界面点击“注册”进入注册界面2.1输入密码；2.2输入确认密码；2.3输入昵称；2.4选择性别；2.5输入年龄；2.6输入地区；2.7点击“确定”或“取消”2.7.1注册成功，给出随机用户号码；2.7.2注册未成功，返回登录界面；登录：3、输入账号、密码和服务器IP4、点击登录按键4.1跟用户信息表进行匹配4.1.1登录成功：进入聊天者列表界面4.1.2登录失败：提示账号不存在或密码错误，返回操作3扩展注册阶段：确认密码与密码不相同时提示“密码与确认密码不一致”；当信息未填满而确认注册时，提示“请填充所有选项”；登录阶段：用户号码匹配失败时提示“该用户号码不存在”；用户密码错误时提示“密码输入错误”；服务器IP错误时提示无法连入该服务器。输入密码后可以选择或取消记住密码字段列表用户信息：用户账号、用户密码、用户昵称、性别、年龄、地区业务规则备注注册和登录是最基本的部分，不完成注册和登录是无法实现软件的其他功能的，而注册和登录的用例规约表如上表2-1所示。进入登录界面后，未曾注册的用户需要点击“注册”进入注册界面进行注册，输入用户密码、确认密码、用户昵称、年龄、性别、地区后点击确认注册，若用户密码与确认密码不一致会注册失败并出现提示，若信息未填全则无法注册并提示用户填全信息。注册成功则返回登录界面、弹出提示框提示注册成功，并给出用户号码，而用户的信息会保存到用户信息表中。回到登录界面后输入账号、密码和服务器IP后点击登录，与用户信息表匹配完毕，信息一致则登陆成功，进入聊天者列表；信息不一致则提示登录失败，账号或密码错误。聊天用例规约表表2-2聊天用例规约表用例编号2用例名称聊天功能描述登录成功后，聊天者可以选择在线的好友进行聊天执行者聊天者前置条件登录成功，且有在线的好友后置条件进行聊天等操作涉众利益聊天者基本路径1、双击选定要进行聊天的对象以打开聊天窗口；2、输入信息；3、点击发送；4、信息记录到消息框。扩展字段列表聊天者信息：聊天者的昵称、信息类型业务规则发送的信息不可以是空格备注聊天功能仅限于文字信息的互相发送，聊天用例规约表如上表2-2所示。用户通过聊天者列表进入聊天窗口，在消息框输入信息后点击发送信息，信息就会发送到对方用户的消息显示框中。收发文件用例规约表表2-3收发文件用例规约表用例编号3用例名称收发文件功能描述登录成功后，聊天者可以选择在线的好友进行文件发送执行者聊天者前置条件登录成功，并进入聊天窗口后置条件进行聊天等操作涉众利益聊天者基本路径发送文件：1、打开聊天窗口；2、点击发送文件；3、在本地选择要发送的文件；4、点击确认发送。接收文件：接收1.1点击确认接收文件；1.2选择文件保存在本地中的位置；1.3点击确认保存。2、拒收2.1点击取消。扩展字段列表聊天者信息：聊天者的昵称、信息类型业务规则发送的文件可以中途停止发送备注收发文件功能是此软件使用到TCP协议的部分，需要聊天者双方确认才可以进行文件的发送，用例规约表如上表2-3所示。用户进入聊天窗口后，点击“发送文件”，然后在本地选择要发送的文件，然后确认发送；而另一方收到有文件传输的消息后可选择接收或拒收，若接收则点击“确定”接收，并选择保存路径，然后确认保存。清空谈话内容用例规约表表2-4清空谈话内容用例规约表用例编号4用例名称清空谈话内容功能描述聊天者可以清空当前聊天窗口的所有谈话内容。执行者聊天者前置条件进入聊天窗口后置条件聊天窗口的谈话内容全部被清空，谈话内容重新积累涉众利益聊天者基本路径进入聊天窗口，点击清空谈话内容按键。扩展1、进入聊天窗口2、发送聊天信息3、点击清空谈话内容按键字段列表聊天内容的时间、聊天内容的类型业务规则已清空的谈话内容不可以在聊天窗口恢复备注清空谈话内容用例规约表如上表2-4所示。用户进入聊天窗口聊天过后，可点击“清空记录”以清空当前聊天窗口的所有聊天信息，而已清空的谈话内容不可以在聊天窗口恢复。刷新列表用例规约表表2-5刷新列表用例规约表用例编号5用例名称刷新列表功能描述聊天者可以手动刷新在线人员列表执行者聊天者前置条件登录后才能刷新列表后置条件刷新列表成功涉众利益聊天者基本路径点击用户列表界面下的刷新按键扩展字段列表好友昵称业务规则备注刷新列表功能操作步骤如上表2-5所示。聊天者登陆成功进入聊天者列表后，可点击“刷新”按键刷新聊天者列表以显示最新的在线用户。查看用户资料用例规约表表2-6查看用户资料用例规约表用例编号6用例名称查看用户资料功能描述聊天者可以查看对方的用户资料执行者聊天者前置条件进入聊天界面后置条件显示用户资料涉众利益聊天者基本路径1、进入聊天界面2、点击查看资料扩展字段列表用户昵称、性别、地区、年龄业务规则备注查看用户资料用例规约表如上表2-6所示。用户进入聊天窗口后可点击“查看资料”查看对方的用户信息，点击以后会自动从用户信息表中提取对应用户除密码以外的其他信息，并显示在消息显示界面。以上为注册登录、聊天、收发文件、清空谈话内容、刷新列表、查看用户资料用例的用例规约表，包含了对用例的描述、执行者、前置和后置条件、涉众利益、基本路径、扩展等与用例相关的信息，通过规约表可大概地了解各用例的操作。软件实现类图图2-2实现类图此软件有显示信息界面、显示注册界面、显示登录界面、显示聊天者列表、显示聊天窗口这6个接口，接口相互连接并拥有各自的属性和操作。如图2-2所示。软件顺序图注册登录顺序图图2-3注册登录顺序图注册和登录是最基本的部分，不完成注册和登录是无法实现软件的其他功能的，而注册和登录的大概流程如上图2-3所示。进入登录界面后，未曾注册的用户需要点击“注册”进入注册界面进行注册，输入用户密码、确认密码、用户昵称、年龄、性别、地区后点击确认注册，若用户密码与确认密码不一致会注册失败并出现提示，若信息未填全则无法注册并提示用户填全信息。注册成功则返回登录界面、弹出提示框提示注册成功，并给出用户号码，而用户的信息会保存到用户信息表中。回到登录界面后输入账号、密码和服务器IP后点击登录，与用户信息表匹配完毕，信息一致则登陆成功，进入聊天者列表；信息不一致则提示登录失败，账号或密码错误。聊天顺序图图2-4聊天顺序图聊天功能仅限于文字信息的互相发送，步骤如上图2-4所示。用户通过聊天者列表进入聊天窗口，在消息框输入信息后点击发送信息，信息就会发送到对方用户的消息显示框中。收发文件顺序图图2-5收发文件顺序图收发文件功能是此软件使用到TCP协议的部分，需要聊天者双方确认才可以进行文件的发送，步骤如上图2-5所示。用户进入聊天窗口后，点击“发送文件”，然后在本地选择要发送的文件，然后确认发送；而另一方收到有文件传输的消息后可选择接收或拒收，若接收则点击“确定”接收，并选择保存路径，然后确认保存。清空谈话内容顺序图图2-6清空谈话内容顺序图清空谈话内容功能操作步骤如上图2-6所示。用户进入聊天窗口聊天过后，可点击“清空记录”以清空当前聊天窗口的所有聊天信息。刷新列表顺序图图2-7刷新列表顺序图刷新列表功能操作步骤如上图2-7所示。聊天者登陆成功进入聊天者列表后，可点击“刷新”按键刷新聊天者列表以显示最新的在线用户。查看用户资料顺序图图2-8查看用户资料顺序图查看用户资料功能操作步骤如上图2-8所示。用户进入聊天窗口后可点击“查看资料”查看对方的用户信息，点击以后会自动从用户信息表中提取对应用户除密码以外的其他信息，并显示在消息显示界面。软件活动图注册登录活动图图2-9注册登录活动图聊天者进入登录界面后，未曾注册的需要进入注册界面进行注册，注册时需要分别填写密码、确认密码、昵称、性别、年龄、地区，若注册失败则返回注册界面修改信息；若注册成功，这些信息会储存进用户信息表并自动随机地给出一个号码作为账号。回到登录界面后输入账号密码和服务器IP后，系统将输入的账号和密码与用户信息表的信息进行匹配，若匹配成功则进入对应地址服务器的聊天者列表，若匹配失败则返回登录界面重新输入账号密码和服务器IP。如上图2-9所示。聊天活动图图2-10聊天活动图聊天者进入聊天者列表后可选择其他在线用户进入聊天窗口，然后输入聊天信息，点击发送，对方即可收到信息。如上图2-10所示。收发文件活动图图2-11收发文件活动图聊天者进入聊天者列表后可选择其他在线用户进入聊天窗口，然后点击发送文件，接着在本地选择要发送的文件并确定发送。而另一方可选择接收或拒收文件，若接收文件则需在本地选择文件的保存位置，确认保存后开始文件的发送。中途任意一方离线，文件发送都会失败。如上图2-11所示。清空谈话内容活动图图2-12清空谈话内容活动图聊天者进入聊天窗口进行聊天操作后，可以清空聊天窗口的所有谈话内容。如上图2-12所示。刷新列表活动图图2-13刷新列表活动图聊天者进入聊天者列表后可以点击刷新按键进行刷新操作，显示当前最新信息。如上图2-13所示。查看用户资料活动图图2-14查看用户资料活动图【说明】聊天者进入聊天者列表，再进入聊天窗口后可点击查看对方的资料（密码除外）。如上图2-14所示。 2.2.5软件状态图图2-15文件状态图文件从选中开始是待发送状态，此状态中，对方可选择接收或拒收文件，若拒收文件则中止文件的发送操作，文件为已拒收状态；若接收文件，对方需要选择文件的保存路径方可开始文件的发送，发送后的文件为已接收状态。如上图2-15所示。软件部署图图2-16软件部署图此软件为Client/Server结构，一个服务器可同时连接多个客户端，通过服务器，客户端可修改和获取数据库的数据。如上图2-16所示。

系统设计服务器界面服务器用来显示在线用户的信息及动态，信息包括账号密码和IP地址，不能对用户进行操作，只能启动和退出。如下图3-1所示。图3-1服务器界面3.2注册界面注册界面需要填写用户密码、确认密码、用户昵称、年龄、地区，并选择性别。如下图3-2所示。图3-2注册界面3.3登录界面登录界面包括了登录、取消和注册入口。还有用户号码、用户密码、服务器IP三项，用户可以在登录前勾选是否保存密码。如下图3-3所示。图3-3登录界面3.4个人信息界面个人信息界面用来显示用户账号、用户昵称、性别、年龄和地区，此界面不可进行修改操作。如下图3-4所示。图3-4个人信息界面3.5聊天窗口界面聊天窗口界面包括显示信息栏、输入栏，还有清空记录、查看资料、发送文件、停止传送、发送消息等操作按键。如下图3-5所示。3-5图聊天窗口界面

系统实现注册进入注册界面后用户需要分别填写用户密码、确认密码、用户昵称、性别、年龄和地区，填写完毕后确认注册，若用户密码和确认密码不一致则注册失败并出现提示，若信息未填全则无法注册并提示用户填全信息。注册成功则返回登录界面、弹出提示框提示注册成功，并给出用户号码。如下图4-1所示图4-1注册界面启动服务器服务器需要先启动客户端才可以连接服务器，服务器启动后可以更新用户的信息及操作，但不能对其进行操作。如下图4-1所示。图4-2服务器界面聊天用户进入聊天窗口界面后可以进行发送信息、清空谈话内容、查看资料、收发文件，其中发送信息、查看资料、清空谈话内容只需要点击对应按键即可进行，而发送文件需要先在本地选择要发送的文件，再点击发送，而另一方需要先在本地选择文件保存路径，再点击接收。如下图4-3所示。图4-3聊天窗口界面查看信息用户在聊天窗口界面点击查看资料后进入信息显示界面，此界面显示用户号码、用户昵称、性别、年龄、地区，在此界面中不可进行修改操作，只供查看。如下图4-4所示。图4-4信息显示界面

系统测试注册用例测试打开此软件的服务器和客户端，启动服务器后，客户端首先进行注册，根据要求填写相关信息，填写完毕后确认注册，若注册失败会返回注册界面修改信息，若注册成功则弹窗给出用户号作为账号。如表5-1所示。表5-1注册测试用例序号测试功能输入值输出值测试结果1注册功能用户密码:1234确认密码:1234性别:男年龄:10地区：广东用户昵称：小明注册成功用户账号：1001通过登录用例测试注册完毕后回到登录界面填写账号密码和服务器IP进行登录，登陆成功会进入聊天者列表，列表中会显示当前在线的所有用户，在此界面可进行刷新操作以及时更新离线或上线的用户。如表5-2所示。表5-2登录测试用例序号测试功能输入值输出值测试结果2登录功能用户账号:1001用户密码:1234服务器IP：192.168.88.107登录成功通过聊天用例测试选择聊天者列表中除自己以外的其他用户可进入聊天窗口以进行聊天，仅限于收发文字消息，输入消息后无需双方同意即可发送。如表5-3所示。表5-3聊天测试用例序号测试功能输入值输出值测试结果3聊天功能“你好”“你好”通过收发文件用例测试选择聊天者列表中除自己以外的其他用户可进入聊天窗口，收发文件需要双方同意后才能开始发送。如表5-4所示。表5-4收发文件测试用例序号测试功能输入值输出值测试结果4收发文件功能文件：普通话报名表格.xls文件：普通话报名表格.xls通过查看资料用例测试在聊天窗口界面还可以进行清空谈话内容和查看资料操作，查看资料不包括对方的密码。如表5-5所示。表5-5查看资料测试用例序号测试功能输入值输出值测试结果5查看资料功能点击按键：查看资料用户账号:1001性别:男年龄:10地区：广东用户昵称：小明通过

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