【PC网上邻居--1】基于Samba协议的局域网文件共享系统设计与实现

基于Samba协议的局域网文件共享系统设计与实现

一、引言

在局域网环境中，文件共享是一个常见且实用的需求。传统的"网上邻居"功能在Windows系统中广为人知，但其实现原理和跨平台兼容性往往被使用者忽视。本文将介绍如何使用C++和Samba协议实现一个跨平台的局域网文件共享系统，重点讨论技术选型、架构设计和实现细节。

二、技术选型与系统架构

1. 核心协议选择

本系统主要基于以下协议和技术：

SMB/CIFS协议：服务器消息块协议，是Windows网络文件共享的基础
mDNS：多播DNS，用于局域网内的服务发现
ARP协议：用于设备发现和MAC地址获取

2. 系统架构设计

系统采用模块化设计，主要分为三个层次：

网络扫描层：负责发现局域网内的设备和Samba服务
Samba客户端层：实现与Samba服务器的交互
用户界面层：提供命令行交互界面

三、核心模块实现

1. 网络设备扫描模块

网络扫描模块主要实现局域网内设备的发现功能，核心代码如下：

cpp 复制代码

// scanner.hpp
class NetworkScanner {
public:
    std::vector<DeviceInfo> scan(int timeout_ms = 1000);
private:
    std::vector<DeviceInfo> arp_scan(const std::string& interface);
};

// scanner.cpp
std::vector<DeviceInfo> NetworkScanner::scan(int timeout_ms) {
    std::vector<DeviceInfo> devices;
    std::ifstream arp_file("/proc/net/arp");
    if (arp_file) {
        std::string line;
        std::getline(arp_file, line); // 跳过标题行
        while (std::getline(arp_file, line)) {
            DeviceInfo device;
            char ip[16], mac[18], dummy[256];
            if (sscanf(line.c_str(), "%15s %*s %*s %17s %255s",
                      ip, mac, dummy) >= 2) {
                device.ip = ip;
                device.mac = mac;
                device.name = "Unknown";
                devices.push_back(device);
            }
        }
    }
    return devices;
}

该模块通过读取系统的ARP缓存表获取局域网内的设备信息，包括IP地址和MAC地址。

2. Samba客户端模块

Samba客户端模块是整个系统的核心，负责与Samba服务器进行交互：

cpp 复制代码

// samba_client.hpp
class SambaClient {
public:
    SambaClient();
    ~SambaClient();
    std::vector<int> find_samba_ports(const std::string& ip);
    bool check_samba(const std::string& ip, int port = 445);
    std::vector<SambaShare> list_shares(const std::string& ip, int port = 445);
    bool download(const std::string& ip, const std::string& share,
                 const std::string& remote_path, const std::string& local_path);
    bool upload(const std::string& ip, const std::string& share,
               const std::string& local_path, const std::string& remote_path);
private:
    std::string username = "wjj";
    std::string password = "20030509a";
};

实现细节上，我们使用了libsmbclient库来简化Samba客户端的开发：

cpp 复制代码

// samba_client.cpp
SambaClient::SambaClient() {
    context = smbc_new_context();
    if (!context) {
        throw std::runtime_error("Failed to create SMB context");
    }
    smbc_setOptionUserData(context, this);
    smbc_setFunctionAuthData(context, auth_fn);
    if (!smbc_init_context(context)) {
        smbc_free_context(context, 1);
        throw std::runtime_error("Failed to initialize SMB context");
    }
    smbc_set_context(context);
}

3. 文件传输实现

文件传输是系统的关键功能，包括上传和下载：

cpp 复制代码

bool SambaClient::download(const std::string& ip, const std::string& share,
                          const std::string& remote_path, const std::string& local_path) {
    std::string src = "smb://" + ip + "/" + share + "/" + remote_path;
    int src_fd = smbc_open(src.c_str(), O_RDONLY, 0);
    if (src_fd < 0) return false;
    
    int dst_fd = open(local_path.c_str(), O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (dst_fd < 0) {
        smbc_close(src_fd);
        return false;
    }
    
    char buf[1024];
    ssize_t n;
    bool success = true;
    while ((n = smbc_read(src_fd, buf, sizeof(buf))) > 0){
        if (write(dst_fd, buf, n) != n) {
            success = false;
            break;
        }
    }
    
    close(dst_fd);
    smbc_close(src_fd);
    return success;
}

四、系统集成与用户交互

主程序将各个模块整合在一起，提供用户友好的命令行界面：

cpp 复制代码

void print_services(const vector<SambaService>& services) {
    if (services.empty()) {
        cout << "未发现任何Samba服务\n";
        return;
    }
    cout << "\n发现 " << services.size() << " 个Samba服务:\n";
    cout << left << setw(5) << "ID"
         << setw(18) << "IP地址"
         << setw(8) << "端口"
         << "共享目录\n";
    cout << string(50, '-') << endl;
    for (size_t i = 0; i < services.size(); i++) {
        cout << left << setw(5) << i+1
             << setw(18) << services[i].ip
             << setw(8) << services[i].port;
        if (!services[i].shares.empty()) {
            cout << services[i].shares[0].name;
            for (size_t j = 1; j < services[i].shares.size(); j++) {
                cout << ", " << services[i].shares[j].name;
            }
        }
        cout << endl;
    }
}

五、遇到的问题与解决方案

1. 文件传输失败问题

现象：能够发现Samba服务和共享目录，但文件传输操作失败。

分析：

认证信息可能不正确
共享目录权限设置问题
路径格式不符合预期

解决方案：

实现可配置的认证信息管理
添加详细的错误日志
规范化路径处理逻辑

2. 服务发现范围有限

现象：只能发现标准端口的Samba服务。

解决方案：

cpp 复制代码

std::vector<int> SambaClient::find_samba_ports(const std::string& ip) {
    std::vector<int> active_ports;
    // 标准端口
    if (this->check_samba(ip, 445)) active_ports.push_back(445);
    if (this->check_samba(ip, 139)) active_ports.push_back(139);
    
    // 扩展端口范围
    for (int port = 4455; port <= 4464; ++port) {
        if (check_samba(ip, port)) {
            active_ports.push_back(port);
        }
    }
    return active_ports;
}

六、优化与扩展方向

多协议支持：增加对WebDAV、NFS等协议的支持
图形界面：开发基于Qt或Electron的图形界面
性能优化：实现并行扫描和传输
安全性增强：支持加密传输和更安全的认证方式

七、总结

本文介绍了一个基于Samba协议的局域网文件共享系统的设计与实现。通过模块化设计和合理的协议选择，系统实现了基本的文件共享功能。虽然目前还存在一些需要改进的地方，但整体架构已经为后续扩展奠定了良好基础。

完整代码 已开源在[GitHub仓库]，欢迎交流讨论。