1、 报告编号:11综合课程设计报告基于UDP协议的文件传输系统的设计与实现学生姓名: 指导教师: 所 在 系: 电 子 系 所学专业: 电子信息工程 年 级: 08级电子(2)班 2011 年 6 月 目 录摘 要31 实验的相关知识41.1通信的模式41.2 UDP协议41.3 Winsock控件51.3.1 Winsock控件重要属性、方法和事件51.3.2 Winsock控件通信的工作原理72 实验原理73 实验步骤83.1总体规划83.2模块设计83.3创建窗体93.4程序设计103.5系统运行124实验结论13参考文献14基于UDP的文件传输的系统的设计与实现摘 要 该实验的任务是实现
2、文件的传输,并且是基于UDP协议的。所有文件在该协议下可以实现发送并正确接收。此时需要了解的是UDP的数据包一次最多只能发送8K,所以我们想到通过拆包和创建窗体的方法来实现文件的传输。拆包主要是规定每个数据包的大小,然后计算具体的文件所需要的包数,创建窗体的目的是编写程序来进行分包发送和接收。通过系统运行窗体我们可以知道UDP不仅可以传送和接收小文件,还可以传输和接收较大的文件。通过实验可知UDP是不可靠的无连接传输,所以在传输过程中会发生丢包的情况,但大部分情况下传输还是比较好的。 关键词:UDP协议 发送文件 接收文件 拆包 Winsock控件 1 实验的相关知识1.1通信的模式由于是实现
3、点对点的文件传输,因此在程序中我们使用的是C/S的模式来实现通信。对于C/S的模式,即分为客户端和服务端。服务端用来接收客户端的连接,实现两端之间互相传输文件。采用C/S的模式可以更好的体现程序的功能设计思想,充分调用在LAN中的server和client两方面的处理能力,极大的减少网络上的信息流通量。C/S体系结构有可能提供一种开放式的、易伸缩扩展的分布式计算机环境,并保护硬件等投资。1.2 UDP协议该实验文件传输是在UDP协议下进行的,UDP提供无连接不可靠的用户数据包传输。其中每一个数据段只有8Byte相对于TCP传输开销较少,且无须对发送速率进行管理。UDP发送数据的速率仅仅受限于程
4、序产生数据的速率,信源主机的性能及internet上可以利用的宽带。并且与TCP不同的是UDP不需要连接,可直接发送,传输数据较快,但同时其稳定性不好,易丢包。1.3 Winsock控件Winsock即Windows Sockets规范的简称,是目前最流行的网络通信应用程序接口之一。所谓Socket,通常也称作套接字,用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄。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。Socket是网络上运行的两个程序间双向通讯的一端,它既可以接受请求,也可以发送请求,利用它可以较为方便的编写网络上数据的传递。Winsock控件工作在传输层上,在这一层上,目前
5、主要流行的协议包括TCP和UDP两种:TCP协议适用于那些对于数据的可靠性要求比较高的情况,目前大多数的网络应用层协议都是基于TCP协议的(例如常用的HTTP、FTP、SMTP、POP3等协议);UDP协议适用于对数据可靠性要求不高而对速度要求较高的情况,这里主要包括一些需要大流量的(例如Real公司的RTSP协议,腾讯公司的QQ协议等)。1.3.1 Winsock控件重要属性、方法和事件(1) 属性Protocol:通过Protocol属性可以设置WinSock控件连接远程计算机使用的协议。可选的协议是TCP和UDP,对应的VB中常量分别是sckTCPProtocol和sckUDPProto
6、col,Winsock控件默认协议是UDP。RemoteHostIP:返回远程计算机的IP地址。本实验使用的是UDP协议,那么当DataArrival事件后,发送UDP报文的计算机的IP才赋给了这个属性。如果是TCP协议,在客户端,当使用了控件的Connect方法后,远程计算机的IP地址就赋给了RemoteHostIP属性,而在服务器端,当ConnectRequest事件后,远程计算机(客户端)的IP地址就赋给了这个属性。ByteReceived:返回当前接收缓冲区中的字节数。State:用于返回当前WinSock控件的状态。如表2-1所示。表1-1 返回WinSock控件当前的状态常数值描述
7、sckClosed0缺省值,关闭SckOpen1打开SckListening2侦听(TCP)sckConnectionPending3连接挂起(TCP)sckResolvingHost4识别主机sckHostResolved5已识别主机sckConnecting6正在连接(TCP)sckConnected7已连接(TCP)sckClosing8同级人员正在关闭连接(TCP)sckError9错误(2) 方法Bind:用Bind方法可以把一个端口号固定为本控件使用,使得别的应用程序能再使用这个端口。Listen:只在使用TCP协议时有用。它将应用程序置于监听检测状态。Connect:当本地计算机
8、希望和远程计算机建立连接时,就可以调用Connect方法。Accept:当服务器接收到客户端的连接请求后,服务器有权决定是否接受客户端的请求。SendData:当连接建立后,要发送数据就可以调用SendData方法,该方法只有一个参数,就是要发送的数据。GetData:当本地计算机接收到远程计算机的数据时,数据存放在缓冲区中,要从缓冲区中取出数据,可以使用GetData方法。PeekData:和GetData方法类似,但PeekData在取得数据后并不把缓冲区清空。(3) 事件ConnectRequest:(TCP)当本地计算机接收到远程计算机发送的连接请求时,控件的ConnectReques
9、t事件将会被触发。SendProgress:当一端的计算机正在向另一端的计算机发送数据时,SendProgress事件将被触发。SendProgress事件记录了当前状态下已发送的字节数和剩余字节数。SendComplete:当所有数据发送完成时,被触发。DataArrival:当建立连接后,接受到了新数据就会触发这个事件。注意:如果在接受到新数据前,缓冲区中非空,就不会触发这个事件。Error:当在工作中发生任何错误都会触发这个事件。1.3.2 Winsock控件通信的工作原理 Winsock控件是基于Socket规范创建的,所以其通信的实质是对Socket接口进行数据的读写操作。如果两个应
10、用程序需要通信,它们可以通过使用Socket类来建立套接字连接,可以将这个过程想象为一次电话呼叫过程:呼叫者通过拨号与被呼叫者连接,当电话接通时,双方都可以自由通话了,只不过这里的呼叫者被称为“客户”,被呼叫者则称为“服务器”,而号码则为“IP地址+端口”,但在建立连接之前,必须由“客户”发出呼叫,且此时的“服务器”正在监听。注意端口号被规定在065535范围内的某一个整数,其中01023被预先定义的服务器通信所占用(如telnet占用23,忽略此处占用端口80),所以最好使用102465535这些端口中的某一个,以免发生端口冲突。2 实验原理实验设计过程中主要是通过Winsock控件进行UD
11、P文件传输。分别在发送端和接收端建立控件Winsock,经过对Winsock控件程序的写入,然后通过端口号和IP地址的绑定来建立联系,而无需像TCP一样建立连接,直接可以传送文件,而且能较准确的发送和接收。下图是UDP数据报的封装:3 实验步骤3.1总体规划根据该实验的要求在UDP协议下实现文件的传输。本程序的文件传输系统的实现应包含服务端模块、客户端模块等几个部分,整个程序采用VB完成。程序使用流式套接字,基于C/S模型。在设计时设计客户端和服务端两个界面中,服务器用于发送文件,客户端用于接收文件。服务器和客户机的基本流程如图2所示。在通信的时候主要可以分为两个部分,一个部分是控制信息的传输
12、部分,而另一个部分就是文件的传输部分。传送的控制信息可以包含发送文件的请求,文件的名称、大小等,由于这方面的数据量比较小,因此采用了VB所提供的WINSocket类的串行化技术来实现。对于文件的传输,由于数据量相对来说比较大,所以用两个线程来实现文件的传输,一个线程用于发送,一个线程用于接收。3.2模块设计(1)服务端模块服务端要与客户端进行通信,首先,必须知道客户端的域名或IP地址(RemoteHost属性),就像要和某人打电话前,必须知道对方的电话号码;其次,还必须和客户端进行端口绑定,也就是端口号要匹配,这样传送的文件才能到达客户端。而且每个文件都有自己文件的长度和大小等。且能传送任意磁
13、盘中任意文件夹中的文件。(2)客户端模块同样地,客户端也需要有服务端的端口号和IP地址,而且还能把接收到的文件放到自己想要的磁盘中。3.3创建窗体发送和接收窗口能要有远程IP端口地址、发送端口号、接收端口号、发送和接收文件所处位置、发送按键、Winsock等,发送端窗体如图(1)和接收端口窗体如图(2)。 图1 图23.4程序设计在窗口建好的情况下相应的编写程序,在程序中关键是发送和接收,而数据传输过程关键方法是拆包,用VB可以写出拆包发送和接收程序段。1)发送端发送程序段如下: Private Sub sendfile_Click()StatusBar1.SimpleText = 向客户端发
14、送数据 计算需要传输文件的包数pack = (filelength - send) PACKSIZEIf (filelength - send) Mod PACKSIZE) 0 Then pack = pack + 1 If pack = 0 Then pack = pack + 1 传输文件 Open filepath For Binary As #1 For i = 1 To pack 如果只有一包 If pack = 1 Then ReDim data(filelength - send) 读取数据 For j = send + 1 To filelength Get #1, j, da
15、ta(j - send) Next 更新已传输文件的数据 send = filelength 发送文件数据 Winsock1.SendData data 如果是最后一包 ElseIf i = pack Then 读取最后一包的数据 ReDim data(filelength - send) For j = 1 To filelength - send Get #1, send + j, data(j) Next 发送文件数据 Winsock1.SendData data 更新已传输文件的数据 send = filelength Exit ForElse 将文件数据放到数据缓冲区 ReDim d
16、ata(PACKSIZE) For j = 1 To PACKSIZE Get #1, send + j, data(j) Next 发送文件数据 Winsock1.SendData data 更新已传输文件的数据 send = send + PACKSIZEEnd IfProgressBar1.Value = Int(send / filelength) * 100)NextProgressBar1.Value = Int(send / filelength) * 100)If ProgressBar1.Value = 100 ThenStatusBar1.Panels(1).Text =
17、数据传输完毕!Close #1End IfEnd Sub2)接收端接收程序如下:Private Sub Winsock1_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)StatusBar1.SimpleText = 正在接收服务器的数据.If flag = True Then分别接收传输文件的文件名、文件长度Winsock1.GetData FileName, vbString, bytesTotal - 4Winsock1.GetData filelength, vbLong为传输文件设置临时文件tempfile = FileName + .td返回已接收的数据O
18、pen Dir1 + FileName For Binary As #1Open tempfile For Binary As #2If LOF(2) 0 ThenInput #2, receivedWinsock1.SendData receivedEnd IfClose #2flag = FalseElseOpen tempfile For Output As #2ReDim data(bytesTotal) 建立数据缓冲区Winsock1.GetData data, vbArray + vbByte 接收服务器端传输的数据For j = received + 1 To received
19、+ bytesTotal 将接收的数据写入文件Put #1, j, data(j - received - 1)Nextreceived = received + bytesTotal 更新已接收的数据Write #2, received 更新临时文件ProgressBar1.Value = Int(received / filelength) * 100) 传输完毕If ProgressBar1.Value = 100 ThenStatusBar1.SimpleText = 数据传输完毕!3.5系统运行不断将程序完善直到可以进行运行,系统运行结果如图(3)(4)。图(3)是数据发送完毕情况图
20、(4)是数据接收完毕情况图3 图44实验结论 刚开始拿到题目时根本无从下手,后来通过老师的讲解,知道我们这个实验可以通过Winsock控件来实现,大致了解了整个框架。但我们对控件的运用不是很清楚,于是去图书馆查阅相关资料、上网搜索相关知识,对Winsock控件有了一个基本的了解。于是慢慢去构思,一步一步去实现基于UDP的文件传输,并基本成功了。实验中我们了解到UDP传输文件的大小是有界限的,而这一问题可以通过数据拆包的方法来解决。通过这一实验,我们了解到团队精神的重要性,同时强化了自己的动手能力和编程能力。对Winsock控件有了更进一步的了解,并基本学会了该控件的运用。也知道了文件传输的工作
21、原理,同时也了解到数据库和计算机网络结合的重要性,对以后的从事这方面工作有着实际的意义。最后我们也慢慢体会到解决一个难题是要有足够的耐心和毅力的,同时要具有足够的理论知识和实际操作的能力,慢慢去积累这方面的经验是很有必要的。参考文献1 崔彦锋,许小荣.VB网络与远程控制编程实例教程M.北京:北京希望电子出版社,1996.34652 卞志强.Visual Basic网络程序设计M.北京:人民邮电出版社,1993.48933 肖斌,董磊.Visual Basic 6 网络编程实例教程M北京:北京希望电子出版社, 1998.471394 Loren Eidahl.Visual Basic控件设计与开
22、发M.浙江:浙江科学技术出版社,1998.26895魏江江.Visual Basic API编程百例通M.北京:科学出版社,2001.45786高春艳,刘彬彬. Visual Basic空件大全M.北京:人民邮电出版社,1991.1531附录 A 发送窗口Option Base 0Const PACKSIZE As Long = 8191Dim filepath As String, filename As String, filelength As Long 存储文件信息Dim data() As Byte, pack As Long, send As Long 数据缓冲区,文件包数,已传输
23、的数据Private Sub Command1_Click()EndEnd SubPrivate Sub Dir1_Change()File1.Path = Dir1.PathLabel6.Caption = Dir1.PathLabel5.Caption = File1.List(0)End SubPrivate Sub Drive1_Change()Dir1.Path = Drive1.DriveFile1.Path = Dir1.PathLabel6.Caption = File1.List(0)Label5.Caption = File1.List(0)End SubPrivate S
24、ub File1_Click()Dim i As IntegerDim RemoteIP As String, RemotePort As LongRemoteIP = Me.Text2.TextRemotePort = Val(Me.Text3.Text)Me.Winsock1.RemoteHost = RemoteIPMe.Winsock1.RemotePort = RemotePorti = File1.ListIndexLabel5.Caption = File1.List(i)filename = File1.filenamefilepath = File1.Path + + Fil
25、e1.filenamefilelength = FileLen(filepath)Winsock1.SendData filenameWinsock1.SendData filelengthEnd SubPrivate Sub Form_Load()Dim LocalPort As LongLocalPort = Val(Me.Text1.Text)Me.Winsock1.Protocol = sckUDPProtocolMe.Winsock1.Bind LocalPortEnd SubPrivate Sub sendfile_Click()StatusBar1.SimpleText = 向客
26、户端发送数据 计算需要传输文件的包数pack = (filelength - send) PACKSIZEIf (filelength - send) Mod PACKSIZE) 0 Then pack = pack + 1 If pack = 0 Then pack = pack + 1 传输文件 Open filepath For Binary As #1 For i = 1 To pack 如果只有一包 If pack = 1 Then ReDim data(filelength - send) 读取数据 For j = send + 1 To filelength Get #1, j,
27、 data(j - send) Next 更新已传输文件的数据 send = filelength 发送文件数据 Winsock1.SendData data 如果是最后一包 ElseIf i = pack Then 读取最后一包的数据 ReDim data(filelength - send) For j = 1 To filelength - send Get #1, send + j, data(j) Next 发送文件数据 Winsock1.SendData data 更新已传输文件的数据 send = filelength Exit ForElse 将文件数据放到数据缓冲区 ReDi
28、m data(PACKSIZE) For j = 1 To PACKSIZE Get #1, send + j, data(j) Next 发送文件数据 Winsock1.SendData data 更新已传输文件的数据 send = send + PACKSIZEEnd IfProgressBar1.Value = Int(send / filelength) * 100)NextProgressBar1.Value = Int(send / filelength) * 100)If ProgressBar1.Value = 100 ThenStatusBar1.Panels(1).Text
29、 = 数据传输完毕!Close #1End IfEnd SubPrivate Sub Winsock1_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)Winsock1.GetData send, vbLong 返回客户端已接收文件的数据End Sub附录 A 接收窗口代码Option Base 0Dim flag As BooleanDim FileName As String, filepath As String, filelength As LongDim data() As Byte, received As LongDim tempfile As Stri
30、ngPrivate Sub Command1_Click()Dim RemoteIP As String, RemotePort As LongRemoteIP = Me.Text1.TextRemotePort = Val(Me.Text3.Text)Me.Winsock1.RemoteHost = RemoteIPEndEnd SubPrivate Sub Dir1_Change()File1.Path = Dir1.PathLabel7.Caption = Dir1.PathLabel9.Caption = File1.List(0)End SubPrivate Sub Drive1_C
31、hange()Dir1.Path = Drive1.DriveFile1.Path = Dir1.PathLabel7.Caption = File1.List(0)Label9.Caption = File1.List(0)End SubPrivate Sub File1_Click()Dim i As IntegerDim RemoteIP As String, RemotePort As LongRemoteIP = Me.Text1.TextRemotePort = Val(Me.Text3.Text)Me.Winsock1.RemoteHost = RemoteIPMe.Winsoc
32、k1.RemotePort = RemotePorti = File1.ListIndexLabel9.Caption = File1.List(i)FileName = File1.FileNamefilepath = File1.Path + + File1.FileNamefilelength = FileLen(filepath)Winsock1.SendData FileNameWinsock1.SendData filelengthEnd SubPrivate Sub Form_Load()flag = TrueDim LocalPort As LongLocalPort = Va
33、l(Me.Text2.Text)Me.Winsock1.Protocol = sckUDPProtocolMe.Winsock1.Bind LocalPortEnd SubPrivate Sub Winsock1_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)StatusBar1.SimpleText = 正在接收服务器的数据.If flag = True Then分别接收传输文件的文件名、文件长度Winsock1.GetData FileName, vbString, bytesTotal - 4Winsock1.GetData filelength, vbLon
34、g为传输文件设置临时文件tempfile = FileName + .td返回已接收的数据Open Dir1 + FileName For Binary As #1Open tempfile For Binary As #2If LOF(2) 0 ThenInput #2, receivedWinsock1.SendData receivedEnd IfClose #2flag = FalseElseOpen tempfile For Output As #2建立数据缓冲区ReDim data(bytesTotal)接收服务器端传输的数据Winsock1.GetData data, vbArr
35、ay + vbByte将接收的数据写入文件For j = received + 1 To received + bytesTotalPut #1, j, data(j - received - 1)Next更新已接收的数据received = received + bytesTotal更新临时文件Write #2, receivedProgressBar1.Value = Int(received / filelength) * 100)传输完毕If ProgressBar1.Value = 100 ThenStatusBar1.SimpleText = 数据传输完毕!Close #2删除临时文件Kill (tempfile)Close #1End IfClose #2End IfEnd Sub(附录2:成评定单绩记载页格式,本括号内信息不打印)安徽师范大学皖江学院课程设计成绩评定单题目:基于UDP协议的文件传输系统的设计与实现学生姓名 指导教师 指导教师评语:指导教师评定设计成绩等级指导教师(签章): 200 年 月 日20