网络课程设计-tcp数据包的发送和接收

目录一、软件概要简介 (6)二、概要设计 (6)1 62类图 (6)3.数据结构的定义 (6)4.程序截图 (7)三、详细设计 (8)1关键性代码 (8)1.1内存映射文件读 (9)1.2内存映射文件写 (9)1.3文件的发送 (9)1.4文件的接收 (9)1.4.1客户端接收套接字 (9)1.4.2 客户端把接收到的文件写人自己的文件..10四、调试分析及测试结果 (15)一、软件概要简介我们做的是基于tcp数据包发送和接收的文件传输，采用的是客户/服务器模式，首先客户端连接到服务器，然后服务器端就可以选择需要传输的文件，开始传输。

二、概要设计11.1内存映射文件我们首先是用内存映射文件的方法把文件一块一块的从磁盘映射到内存，每映射一块，就传输一块，直到把整个文件都传输完毕为止。

内存映射文件内存映射文件与虚拟内存有些类似，通过内存映射文件可以保留一个地址空间的区域，同时将物理存储器提交给此区域，只是内存文件映射的物理存储器来自一个已经存在于磁盘上的文件，而非系统的页文件，而且在对该文件进行操作之前必须首先对文件进行映射，就如同将整个文件从磁盘加载到内存。

由此可以看出，使用内存映射文件处理存储于磁盘上的文件时，将不必再对文件执行I/O操作，这意味着在对文件进行处理时将不必再为文件申请并分配缓存，所有的文件缓存操作均由系统直接管理，由于取消了将文件数据加载到内存、数据从内存到文件的回写以及释放内存块等步骤，使得内存映射文件在处理大数据量的文件时能起到相当重要的作用。

另外，实际工程中的系统往往需要在多个进程之间共享数据，如果数据量小，处理方法是灵活多变的，如果共享数据容量巨大，那么就需要借助于内存映射文件来进行。

实际上，内存映射文件正是解决本地多个进程间数据共享的最有效方法。

内存映射文件并不是简单的文件I/O操作，实际用到了Windows的核心编程技术--内存管理。

所以，如果想对内存映射文件有更深刻的认识，必须对Windows操作系统的内存管理机制有清楚的认识，内存管理的相关知识非常复杂，超出了本文的讨论范畴，在此就不再赘述，感兴趣的读者可以参阅其他相关书籍。

下面给出使用内存映射文件的一般方法：首先要通过CreateFile()函数来创建或打开一个文件内核对象，这个对象标识了磁盘上将要用作内存映射文件的文件。

在用CreateFile()将文件映像在物理存储器的位置通告给操作系统后，只指定了映像文件的路径，映像的长度还没有指定。

为了指定文件映射对象需要多大的物理存储空间还需要通过CreateFileMapping()函数来创建一个文件映射内核对象以告诉系统文件的尺寸以及访问文件的方式。

在创建了文件映射对象后，还必须为文件数据保留一个地址空间区域，并把文件数据作为映射到该区域的物理存储器进行提交。

由MapViewOfFile()函数负责通过系统的管理而将文件映射对象的全部或部分映射到进程地址空间。

此时，对内存映射文件的使用和处理同通常加载到内存中的文件数据的处理方式基本一样，在完成了对内存映射文件的使用时，还要通过一系列的操作完成对其的清除和使用过资源的释放。

这部分相对比较简单，可以通过UnmapViewOfFile()完成从进程的地址空间撤消文件数据的映像、通过CloseHandle()关闭前面创建的文件映射对象和文件对象。

1.2基于socket的tcp数据包的接收和发送Tcp的Socket编程的步骤基本就是这样：首先客户端请求连接服务器，服务器接受连接，服务器记住客户端的ip地址之后就可以进行通信了。

2类图首先我们用的是高度的抽象类，对于每一个模块功能，我们都设计了一个抽象类，因为服务器跟客户端的功能其实差不多，稍微有些不同而已，所以我们用抽象类来派生子类，在子类中具体实现某些函数的功能，节省了许多代码，提高了复用，并且程序扩展性得到了增强。

Model类主要负责文件传输，基于socket 的tcp数据包的接收和发送都是在这个类里面。

Filemodel类主要负责文件的读写，也就是用内存映射文件的方法去读写内存都是在这里实现的。

Control类主要是MFC窗口信息的控制用的，包括实时更新传输进度等。

还有些类没有画上来，因为比较简单吧，大概说下用途类的名称: CFormat* 基本用途: 定义格式化相关数据信息为字符串形式的接口类的名称: CConfigFile* 基本用途: 定义配置文件的基本操作，供上层的组件调用类的名称: CTray* 基本用途: 定义应用程序托盘操作类的相关属性和方法，为高层组件提供统一的调用接类的名称: CValidJudge* 基本用途: 提供数字配置信息合法性判断的统一接口口3.数据结构的定义/**********************通信消息结构定义*************************************/ typedef enum{/********************server端发送的消息类型定义*************************/ SEND_FILE_INFO_REQ = (WM_USER + 1), //发送文件信息请求SEND_FILE_REQ = (WM_USER + 2), //发送文件请求/********************client端发送的消息类型定义*************************/ RECV_FILE_INFO_ACK = (WM_USER + 3), //接收文件信息成功RECV_FILE_ACK = (WM_USER + 4), //接收文件块成功/********************公用消息定义***************************************/ INTERRUPT_TRANSFER = (WM_USER + 5), //中断传输CLOSE_CONNECT = (WM_USER + 6), //关闭连接/********************模型向视图通信消息定义*****************************/ CONNECT_SUCCESS = (WM_USER + 7), //连接成功TRANSFERRING_FILE = (WM_USER + 8), //传输文件TRANSFER_OVER = (WM_USER + 9), //传输正常结束}MessageType;/************************文件信息结构定义***********************************/ typedef struct{char _name[MAX_FILE_PATH_LEN]; //文件名//long _fileSize; //文件大小//DWORD _size;Size _fileSize; //文件大小}FileInfo;/**************************传输所用的数据结构定义***************************/ typedef struct{BYTE _buf[BLOCK_SIZE]; //发送的文件块内容int _len; //分块的长度//long _offset; //文件内容偏移值//DWORD _offSet; //文件内容偏移值Size _offset; //文件内容偏移值}TransferData;/**********************server给client发送的消息的数据部分的定义*************/ typedef union{FileInfo _fileInfo; //文件信息，第一次传输所发送的内容TransferData _transferData; //传输数据}DataFromServer;4.程序截图三详细设计11.1内存映射文件读/*---------------------------------------------------------------------------* 函数名称: Read* 函数功能: 从指定路径文件读取指定偏移处的指定大小的文件块* 入口参数: CString _strFilePath, 文件路径;Size _fileSize, 文件大小void *_buf, 文件读取缓冲区Size _offset, 读取的偏移处DWORD _size, 指定的读取的内容大小* 出口参数: 正确返回实际读取的长度, 否则返回READ_ERROR---------------------------------------------------------------------------*/DWORD CFileModel::Read(CString _strFilePath, Size _fileSize, void *_buf, Size _offset, DWORD _size){HANDLE hFile = CreateFile(_strFilePath, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);if (hFile == INV ALID_HANDLE_V ALUE){TRACE("CreateFile Fail, File Path : %s, Error Code : %d \n", _strFilePath, GetLastError());return READ_ERROR;}LARGE_INTEGER _li;_li.QuadPart = _fileSize;HANDLE hFileMap = CreateFileMapping(hFile, NULL, PAGE_READONL Y, (DWORD)(_li.HighPart), (DWORD)(_li.LowPart), NULL);if (hFileMap == INV ALID_HANDLE_V ALUE){TRACE("CreateFileMapping Fail, File Path : %s, Error Code : %d \n", _strFilePath, GetLastError());return READ_ERROR;}CloseHandle(hFile);_li.QuadPart = _offset;LPBYTE lpFile = (LPBYTE)MapViewOfFile(hFileMap, FILE_MAP_READ, (DWORD)(_li.HighPart), (DWORD)(_li.LowPart), _size);//_offset >> 32 _offset & 0xFFFFFFFFif (lpFile == NULL)TRACE("MapViewOfFile Fail, File Path : %s, Error Code : %d \n", _strFilePath, GetLastError());CloseHandle(hFileMap);return READ_ERROR;}memcpy(_buf, lpFile, _size);UnmapViewOfFile(lpFile);CloseHandle(hFileMap);return _size;}1.2 内存映射文件写/*---------------------------------------------------------------------------* 函数名称: Write* 函数功能: 将缓冲区内容写入指定路径的文件的指定偏移位置处* 入口参数: CString _strFilePath, 文件路径;Size _fileSize, 文件大小void *_buf, 需要保存内容的缓冲区Size _offset, 写入的偏移处DWORD _size, 指定的写入的内容大小* 出口参数: 正确返回实际写入的内容的大小; 否则返回FALSE---------------------------------------------------------------------------*/DWORD CFileModel::Write(CString _strFilePath, Size _fileSize, const void *_buf, Size _offset, DWORD _size){HANDLE hFile = CreateFile(_strFilePath, GENERIC_WRITE|GENERIC_READ, FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);if (hFile == INV ALID_HANDLE_V ALUE){TRACE("CreateFile Fail, File Path : %s, Error Code : %d \n", _strFilePath, GetLastError());return WRITE_ERROR;}LARGE_INTEGER _li;_li.QuadPart = _fileSize;HANDLE hFileMap = CreateFileMapping(hFile, NULL, PAGE_READWRITE, (DWORD)(_li.HighPart), (DWORD)(_li.LowPart), NULL);if (hFileMap == INVALID_HANDLE_V ALUE)TRACE("CreateFileMapping Fail, File Path : %s, Error Code : %d \n", _strFilePath, GetLastError());return WRITE_ERROR;}CloseHandle(hFile);_li.QuadPart = _offset;LPBYTE lpFile = (LPBYTE)MapViewOfFile(hFileMap, FILE_MAP_WRITE, (DWORD)(_li.HighPart), (DWORD)(_li.LowPart), _size);if (lpFile == NULL){TRACE("MapViewOfFile Fail, File Path : %s, Error Code : %d \n", _strFilePath, GetLastError());CloseHandle(hFileMap);return WRITE_ERROR;}memcpy(lpFile, _buf, _size);UnmapViewOfFile(lpFile);CloseHandle(hFileMap);return _size;}1.3 文件的发送/*---------------------------------------------------------------------------* 函数名称: TransferProcess* 函数功能: 实现文件传输的接口，对于Server来说，用于实现发送文件的功能* 入口参数: 无* 出口参数: 无* 更新原因: 设置读文件大小的控制逻辑; 调整文件模型的使用接口---------------------------------------------------------------------------*/void CServerModel::TransferProcess(){InitializeCriticalSection(&g_csTransfer);if ( (_offset < _fileInfo._fileSize) && (_fileInfo._fileSize > 0) ){if (_state != TRANSFERRING){AfxEndThread(0);}DWORD _size;if (_offset + BLOCK_SIZE > _fileInfo._fileSize){_size = (DWORD)(_fileInfo._fileSize - _offset);}else{_size = BLOCK_SIZE;}/************************************************************************** */Message _msg;memset(&_msg, 0, sizeof(Message));//CFileModel * _fileModel;//_fileModel = new CFileReadModel(_strFilePath, _fileInfo._fileSize);//读取一块文件, 为提高效率, 此处直接采用静态APIEnterCriticalSection(&g_csTransfer);//_size = _fileModel->Serialize(_msg._messageFromServer._data._transferData._buf, _offset, _size);_size = CFileModel::Read(_strFilePath, _fileInfo._fileSize, _msg._messageFromServer._data._transferData._buf, _offset, _size);LeaveCriticalSection(&g_csTransfer);//delete _fileModel;//_fileModel = NULL;if (_size == READ_ERROR){AfxMessageBox("读文件出错！");InterruptTransfer();AfxEndThread(0);}_msg._messageFromServer._messageType = SEND_FILE_REQ;_msg._messageFromServer._data._transferData._len = _size;_msg._messageFromServer._data._transferData._offset = _offset;//设置待发送的消息的内容if (Send(_msg) == SOCKET_ERROR) //发送一块文件{AfxMessageBox("发送文件出错！");InterruptTransfer();AfxEndThread(0);}EnterCriticalSection(&g_csTransfer);_offset = _offset + _size; //更新进度LeaveCriticalSection(&g_csTransfer);if (_offset >= _fileInfo._fileSize){TransferOver(); //发送完毕AfxEndThread(0);}::SendMessage(m_hWnd, TRANSFERRING_FILE, 0, 0); //发送完一块文件后提示更新视图}}1.4 文件的接收1.4.1客户端接收套接字/*---------------------------------------------------------------------------* 函数名称: MessageProcess* 函数功能: 消息处理过程，此处控制消息处理的流程* 入口参数: 无* 出口参数: 无---------------------------------------------------------------------------*/void CModel::MessageProcess(){InitializeCriticalSection(&g_csMessage);while (TRUE){if (_state == INIT) //断开连接后，关闭消息监听线程{AfxEndThread(0);}else{EnterCriticalSection(&g_csMessage);int _length = recv(_connectedSock, (char *)(&_buffer), sizeof(Message), 0);LeaveCriticalSection(&g_csMessage);if (_length != SOCKET_ERROR){//message handleHandle();}else{Sleep(1);}}}}1.4.2 客户端把接收到的文件写人自己的文件/*---------------------------------------------------------------------------* 函数名称: TransferProcess* 函数功能: 实现具体的文件接收过程* 入口参数: 无* 出口参数: 无* 更新原因: 调整文件模型的使用接口---------------------------------------------------------------------------*/void CClientModel::TransferProcess(){InitializeCriticalSection(&g_csTransfer);if ( (_offset < _fileInfo._fileSize) && (_fileInfo._fileSize > 0) ){if (_state != TRANSFERRING){AfxEndThread(0);}DWORD _size = _buffer._messageFromServer._data._transferData._len;Size _fileSize = _offset + _size; //递增式写入，保证能正确读取断点续传的位置//CFileModel * _fileModel = new CFileWriteModel(_strFilePath, _fileSize);//写一块文件，为提高效率，此处直接采用静态APIEnterCriticalSection(&g_csTransfer);//_size = _fileModel->Serialize(_buffer._messageFromServer._data._transferData._buf, _offset, _size);_size = CFileModel::Write(_strFilePath, _fileSize, _buffer._messageFromServer._data._transferData._buf, _offset, _size);LeaveCriticalSection(&g_csTransfer);//delete _fileModel;//_fileModel = NULL;if (_size != WRITE_ERROR){EnterCriticalSection(&g_csTransfer);_offset = _offset + _size;LeaveCriticalSection(&g_csTransfer);if (_offset >= _fileInfo._fileSize) //接收到文件的最后一块不需要发送确认信息{TransferOver();AfxEndThread(0);}}Message _msg;memset(&_msg, 0, sizeof(Message));_msg._messageFromClient._message = RECV_FILE_ACK;_msg._messageFromClient._offset = _offset;if (Send(_msg) == SOCKET_ERROR){InterruptTransfer();AfxEndThread(0);}::SendMessage(m_hWnd, TRANSFERRING_FILE, 0, 0);}}四、调试分析及测试结果。