【C/S通信仿真】

文章目录

- 一、实验背景与目的
- 二、实验设计与实现思路
- - [1. 设计思想](#1. 设计思想)
  - [2. 核心代码实现](#2. 核心代码实现)
- 总结

一、实验背景与目的

在网络编程中，TCP 协议是实现可靠通信的核心。本次实验基于 Windows 平台，使用 WinSock2 库实现客户端与服务器的双向数据传递，模拟集美大学网络空间安全专业学生的通信场景。通过本次实践，深入理解 TCP 协议的三次握手、数据传输及套接字编程的核心逻辑。

二、实验设计与实现思路

1. 设计思想

核心功能
客户端：向服务器发送消息 "我是集美大学网络空间安全专业学生"，并接收服务器回应
服务器：监听客户端连接，接收消息后回复 "我也是集美大学网络空间安全专业学生"
技术原理
套接字流程：
服务器：创建监听套接字 → 绑定端口 → 监听连接 → 接受连接 → 数据交互
客户端：创建套接字 → 连接服务器 → 数据交互
TCP 特性：利用流式套接字（SOCK_STREAM）保证数据可靠传输，通过send/recv函数实现双向通信

2. 核心代码实现

（1）客户端

xml 复制代码

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <WinSock2.h>  
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")  // 链接WinSock库  

void ErrorHandling(const char* message);  

int main(int argc, char* argv[]) {  
    WSADATA wsaData;  
    SOCKET hSocket;  
    SOCKADDR_IN servAddr;  
    char message[100];  
    int strLen;  

    // 检查命令行参数（IP地址和端口号）  
    if (argc != 3) {  
        printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);  
        exit(1);  
    }  

    // 初始化WinSock库  
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)  
        ErrorHandling("WSAStartup() error!");  

    // 创建客户端套接字（TCP流式套接字）  
    hSocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if (hSocket == INVALID_SOCKET)  
        ErrorHandling("socket() error");  

    // 配置服务器地址结构  
    memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));  
    servAddr.sin_family = AF_INET;  
    servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);  // 目标IP地址  
    servAddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));       // 目标端口号  

    // 连接服务器  
    if (connect(hSocket, (SOCKADDR*)&servAddr, sizeof(servAddr)) == SOCKET_ERROR)  
        ErrorHandling("connect() error!");  

    // 发送消息到服务器  
    const char* sendMsg = "我是集美大学网络空间安全专业学生";  
    send(hSocket, sendMsg, strlen(sendMsg), 0);  

    // 接收服务器回应  
    strLen = recv(hSocket, message, sizeof(message) - 1, 0);  
    if (strLen == -1)  
        ErrorHandling("recv() error!");  
    printf("Message from server: %s\n", message);  

    // 清理资源  
    closesocket(hSocket);  
    WSACleanup();  
    return 0;  
}  

// 错误处理函数  
void ErrorHandling(const char* message) {  
    fputs(message, stderr);  
    fputc('\n', stderr);  
    exit(1);  
}

（2）服务器端

java 复制代码

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <WinSock2.h>  
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")  

void ErrorHandling(const char* message);  

int main(int argc, char* argv[]) {  
    WSADATA wsaData;  
    SOCKET hServSock, hClntSock;  
    SOCKADDR_IN servAddr, clntAddr;  
    int szClntAddr;  
    char message[100];  

    // 检查命令行参数（端口号）  
    if (argc != 2) {  
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);  
        exit(1);  
    }  

    // 初始化WinSock库  
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)  
        ErrorHandling("WSAStartup() error!");  

    // 创建服务器监听套接字  
    hServSock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if (hServSock == INVALID_SOCKET)  
        ErrorHandling("socket() error");  

    // 配置服务器地址（绑定所有IP地址）  
    memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));  
    servAddr.sin_family = AF_INET;  
    servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 监听所有可用网络接口  
    servAddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));       // 绑定指定端口号  

    // 绑定套接字到地址  
    if (bind(hServSock, (SOCKADDR*)&servAddr, sizeof(servAddr)) == SOCKET_ERROR)  
        ErrorHandling("bind() error");  

    // 开始监听连接（最大连接数5）  
    if (listen(hServSock, 5) == SOCKET_ERROR)  
        ErrorHandling("listen() error");  

    // 接受客户端连接  
    szClntAddr = sizeof(clntAddr);  
    hClntSock = accept(hServSock, (SOCKADDR*)&clntAddr, &szClntAddr);  
    if (hClntSock == INVALID_SOCKET)  
        ErrorHandling("accept() error");  

    // 接收客户端消息  
    recv(hClntSock, message, sizeof(message) - 1, 0);  
    printf("Message from client: %s\n", message);  

    // 发送回应消息  
    const char* replyMsg = "我也是集美大学网络空间安全专业学生";  
    send(hClntSock, replyMsg, strlen(replyMsg), 0);  

    // 清理资源  
    closesocket(hClntSock);  
    closesocket(hServSock);  
    WSACleanup();  
    return 0;  
    
}  

void ErrorHandling(const char* message) {  
    fputs(message, stderr);  
    fputc('\n', stderr);  
    exit(1);  
}

总结

运行程序得到结果

服务器显示：Message from client: 我是集美大学网络空间安全专业学生

客户端显示：Message from server: 我也是集美大学网络空间安全专业学生

代码调试是本次实验中挑战最大但收获最多的环节。通过调试客户端和服务器代码，我掌握了 Windows 下 Socket 编程的核心函数（socket/connect/accept/send/recv）的调用时序和错误处理逻辑。例如：

三次握手失败：客户端connect超时，需检查服务器是否启动、端口是否被占用。

数据收发不完整：通过recv的返回值判断是否接收完毕，避免缓冲区溢出（如sizeof(message)-1预留终止符空间）。

此外，学会使用 VS 的断点调试功能追踪变量状态（如WSAGetLastError()获取具体错误码），这对定位网络连接问题至关重要。

遇到的问题
1.错误信息：LINK : fatal error LNK1104: 无法打开文件"ws2_32.lib"
解决方法：在项目属性→链接器→输入→附加依赖项中手动添加ws2_32.lib，并确认 Windows SDK 路径正确

现象：客户端connect返回WSAECONNREFUSED，服务器accept阻塞无响应。
排查过程：
确认服务器端口号与客户端输入一致（避免端口被防火墙拦截）。
发现服务器代码中bind使用INADDR_ANY时，需以管理员权限运行程序，否则可能因端口权限不足导致绑定失败。
解决方法：以管理员身份启动命令行，重新运行服务器程序，连接成功。

从安装 Visual Studio 2019 开始，我体会到了一个合适的开发环境对于项目的重要性。每一个选项的配置、每一个依赖库的安装，都可能影响到后续代码的编译和运行。在创建客户端和服务器项目时，我需要仔细规划项目结构，确保代码的组织清晰、易于管理。这让我明白，一个良好的开端是项目成功的关键，前期的准备工作做得越充分，后续的开发过程就会越顺利。

通过这次实验，我也更加熟悉了 Windows 环境下的开发流程。以前对于软件开发，我只是停留在理论层面，而这次亲自动手实践，让我真正感受到了从无到有创建一个项目的乐趣和成就感。我学会了如何在 Visual Studio 中创建项目、添加源文件，以及如何配置项目属性，这些技能将对我未来的学习和工作有很大的帮助