SOCKET编程实现Client/ Server程序：比特洪流协议模拟
一、引言
使用基本的套接字编程技术，以一对基本的TCP协议通信程序为基础，模拟比特洪流（BitTorrent）的分散传输技术完成一个文件的正确传输，使用标准C语言编程。本实验的目的并不是做一个实用的网络程序，而是更好地理解套接字编程原理和P2P技术，重点在特定条件下的实验方案的设计并予以实现。
尽可能模拟比特洪流协议，描述文件分散传输实验方案，实现同一个文件内容从多个PEER获取。
二、设计思路
比特洪流的简要介绍
BitTorrent(简称BT)是一个文件分发协议，每个下载者在下载的同时不断向其他下载者上传已下载的数据。而在FTP，HTTP协议中，每个下载者在下载自己所需文件的同时，各个下载者之间没有交互。当非常多的用户同时访问和下载服务器上的文件时，由于FTP服务器处理能力和带宽的限制，下载速度会急剧下降，有的用户可能访问不了服务器。BT协议与FTP协议不同，特点是下载的人越多，下载速度越快，原因在于每个下载者将已下载的数据提供给其他下载者下载，充分利用了用户的上载带宽。通过一定的策略保证上传速度越快，下载速度也越快。在很短时间内，BitTorrent协议成为一种新的变革技术。
BitTorrent 的发展依赖于peer-to-peer技术。对等网络 (Peer - to - Peer 简称 P2P) 的研究一直是国外知名学府和知名企业以及研发机构最关注的重点。P2P是近年来互联网最热门的技术，在VoIP、下载、流媒体、协调技术等领域得到飞速发展，被财富杂志评为影响互联网的四大科技之一，甚至被认为是代表无线宽带互联网未来的关键技术。
设计思路
首先将一个图形文件划分成指定大小的数据块。在一台主机下模拟五个应用进程,其中有四个peer，分别为peer1,peer2,peer3,peer4，还有一个tracker。将上述的图片数据块按要求分配到三个节点（peer1,peer2,peer3）上，peer4从tracker上获取三个节点的数据块信息。最后从三个节点（peer1,peer2,peer3）传输图片文件的不同块到peer4上,使得该节点获取完整的图片文件。
三、实验环境
C语言
实验结构图：
假定peer1上存放数据块1，3，5，7
peer2上存放数据块9，10，11
peer3上存放数据块2，4，6，8
四、编程实现
数据发送方（peer1 peer2 peer3）：
1 #include <windows.h> 2 #include <iostream> 3 #include <winsock.h> 4 using namespace std; 5 #define NO_FLAGS_SET 0 6 #define FILE_ID_START 1 7 #define FILE_ID_END 4 8 #define FILE_BLOCK_SIZE 409600 9 #define PORT (u_short) 44966 10 #define DEST_IP_ADDR "127.0.0.1" //Server address 11 12 INT main(VOID) 13 { 14 WSADATA Data; 15 SOCKADDR_IN destSockAddr; 16 SOCKET destSocket; 17 unsigned long destAddr; 18 int status; 19 int numsnt; 20 21 /* initialize the Windows Socket DLL */ 22 status=WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &Data); 23 if (status != 0) 24 cerr << "ERROR: WSAStartup unsuccessful" 25 << endl; 26 /* convert IP address into in_addr form */ 27 destAddr=inet_addr(DEST_IP_ADDR); 28 /* copy destAddr into sockaddr_in structure */ 29 memcpy(&destSockAddr.sin_addr, 30 &destAddr, sizeof(destAddr)); 31 /* specify the port portion of the address */ 32 destSockAddr.sin_port=htons(PORT); 33 /* specify the address family as Internet */ 34 destSockAddr.sin_family=AF_INET; 35 36 /* create a socket */ 37 destSocket=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 38 if (destSocket == INVALID_SOCKET) 39 { 40 cerr << "ERROR: socket unsuccessful" << endl; 41 status=WSACleanup(); 42 if (status == SOCKET_ERROR) 43 cerr << "ERROR: WSACleanup unsuccessful" 44 << endl; 45 return(1); 46 } 47 48 cout << "Trying to connect to IP Address: " 49 << DEST_IP_ADDR << endl; 50 51 /* connect to the server */ 52 status=connect(destSocket, 53 (LPSOCKADDR) &destSockAddr, 54 sizeof(destSockAddr)); 55 if (status == SOCKET_ERROR) 56 { 57 cerr << "ERROR: connect unsuccessful" << endl; 58 status=closesocket(destSocket); 59 if (status == SOCKET_ERROR) 60 cerr << "ERROR: closesocket unsuccessful" 61 << endl; 62 status=WSACleanup(); 63 if (status == SOCKET_ERROR) 64 cerr << "ERROR: WSACleanup unsuccessful" 65 << endl; 66 return(1); 67 } 68 69 cout << "Connected..." << endl; 70 71 72 int id = FILE_ID_START; // 文件块编号 73 FILE *fp; // 文件块读取指针 74 char fileName[100]; //文件名 75 char path[100];//路径 76 char buf[FILE_BLOCK_SIZE]; 77 sprintf(fileName, "part_%02d", id); 78 while (id <= FILE_ID_END) { 79 send(destSocket, fileName, strlen(fileName) + 1, 0);// 先发送文件名 80 Sleep(50); 81 sprintf(path, "%s%s", "C:\\Users\\大梦一场\\Desktop\\peer1\\",fileName); 82 fp = fopen(path, "rb+"); 83 int count = fread(buf, 1, FILE_BLOCK_SIZE, fp); // 读取全部元素 84 fclose(fp); 85 send(destSocket, buf, count, 0); // 发送文件块 86 printf("ClientPeer1 sending %s successfully\n", path); 87 Sleep(3000); // 等待 3 s 88 id++; 89 sprintf(fileName, "part_%02d", id); 90 } 91 92 }
数据接收方 (peer4):
#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <winsock.h>
using namespace std;
#define NO_FLAGS_SET 0
#define THIS_PORT (u_short) 44967
#define PORT (u_short) 44966
#define DEST_IP_ADDR "127.0.0.1" //Server address
#define FILE_BLOCK_SIZE 409600
#define FILE_BLOCK_NUM 11
#define FILE_NAME_LEN 7
#define DEST_PORT (u_short) 44966
#define CLIENT_NUM 3
char dataBuffer[FILE_BLOCK_SIZE]; // 用于存储接收到的数据
char fileName[100]; //文件名
DWORD ThreadProc(LPVOID clientSock)
{
SOCKET NewConnection = (SOCKET)clientSock;
char dataBuffer[FILE_BLOCK_SIZE]; // 用于存储接收到的数据
char fileName[100]; //文件名
int count;
FILE *fp = NULL;
char path[100];//路径
while ((count = recv(NewConnection, dataBuffer, sizeof(dataBuffer), 0)) > 0) {
if (strlen(dataBuffer) == FILE_NAME_LEN) { // 发来的是文件名
strcpy(fileName, dataBuffer); // 记录文件名
printf("receving %s\n", fileName);
}
else {
sprintf(path, "%s%s", "C:\\Users\\大梦一场\\Desktop\\peer4\\",fileName);
fp = fopen(path, "wb"); // 创建文件
fwrite(dataBuffer, count, 1, fp);
printf("receving data %s\n", fileName);
fclose(fp);
}
}
return 0;
}
int main(void)
{
int numsnt;
char *getInfo="getInfo";
WSADATA Data;
SOCKADDR_IN serverSockAddr;
SOCKADDR_IN clientSockAddr;
SOCKET serverSock;
SOCKET clientSock;
int addrLen=sizeof(SOCKADDR_IN);
int status;
int numrcv;
char buffer[1024];
/* initialize the Windows Socket DLL */
status=WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &Data);
/*初始化Winsock DLL*/
if (status != 0)
cerr << "ERROR: WSAStartup unsuccessful" << endl;
/* zero the sockaddr_in structure */
memset(&serverSockAddr, 0,sizeof(serverSockAddr));
/* specify the port portion of the address */
serverSockAddr.sin_port=htons(PORT);
/* specify the address family as Internet */
serverSockAddr.sin_family=AF_INET;
/* specify that the address does not matter */
/*INADDR_ANY 的具体含义是，绑定到0.0.0.0。此时，对所有的地址都将是有效的*/
serverSockAddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
/* create a socket */
serverSock=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (serverSock == INVALID_SOCKET)
cerr << "ERROR: socket unsuccessful" << endl;
/* associate the socket with the address */
status=bind(serverSock, (LPSOCKADDR) &serverSockAddr,
sizeof(serverSockAddr));
if (status == SOCKET_ERROR)
cerr << "ERROR: bind unsuccessful" << endl;
/* allow the socket to take connections */
status=listen(serverSock, 1);
if (status == SOCKET_ERROR)
cerr << "ERROR: listen unsuccessful" << endl;
int conn=0;
while(1)
{
int clientAddrLen = sizeof(SOCKADDR); // 求出地址的长度
// 接收请求（链接客户端），第二个参数是客户端的地址
if ((clientSock = accept(serverSock, (LPSOCKADDR)&clientSockAddr, &clientAddrLen)) == INVALID_SOCKET)
{
printf("accept failed with error %d\n", WSAGetLastError());
closesocket(clientSock); // 释放客户端连接
}
// 连接客户端成功，打印客户端的ip地址和端口号
printf("当前已连接：%s:%d\n", inet_ntoa(clientSockAddr.sin_addr), ntohs(clientSockAddr.sin_port));
// 开启线程处理客户端连接
CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, (LPVOID)clientSock, 0, NULL);
conn++;
/* 文件的拼接 */
if (conn == CLIENT_NUM) { // 接收完3个进程发送的文件
Sleep(2000);
printf("Succeeded in accepting all file blocks. \n");
int id = 1; // 文件块编号
FILE *fpr; // 文件块读取指针
FILE *fpw = fopen("C:\\Users\\大梦一场\\Desktop\\DarkSoul.jfif", "wb");
char fileName[100]; //文件名
while (id <= FILE_BLOCK_NUM) {
sprintf(fileName, "C:\\Users\\大梦一场\\Desktop\\peer4\\part_%02d", id);
fpr = fopen(fileName, "rb+");
int count = fread(dataBuffer, 1, FILE_BLOCK_SIZE, fpr);
fwrite(dataBuffer, count, 1, fpw);
id++;
fclose(fpr);
}
fclose(fpw);
Sleep(1000);
printf("DarkSoul.jfif combining succeeded!\n");
}
}
}
运行结果：
数据发送
数据接收
浙公网安备 33010602011771号