1 引 言

客戶機/服務器模型中，發(fā)起連接的計算機被稱為客戶機，接收并建立連接的計算機被稱為服務器。根據(jù)此模型，計算機網(wǎng)絡通信也多采用架設服務器并通過服務器轉發(fā)的方式進行客戶機之間的數(shù)據(jù)通信，然而，這種網(wǎng)絡通信方式存在一定的缺點，主要在于：

（1）如果網(wǎng)絡中各主機間需要通信，就必須先要架設服務器，使用非常不方便。

（2）各個網(wǎng)絡主機之間的通信數(shù)據(jù)必須先由源客戶機發(fā)給服務器，再通過服務器轉發(fā)至目的客戶機，因此數(shù)據(jù)并沒有在客戶機之間直接傳遞，通信效率較低。

本文就是針對以上問題，以客戶機/服務器模型為基礎，設計出一種不需要服務器支持的局域網(wǎng)通信系統(tǒng)，使局域網(wǎng)內不同計算機問的通信不再需要通過服務器中轉，實現(xiàn)了不同計算機問的數(shù)據(jù)的直接傳輸。

2 系統(tǒng)框架設計

ISO的OSI七層模型中，傳輸層有TCP和UDP兩種協(xié)議，對應于這兩種協(xié)議有流式套接字和數(shù)據(jù)報套接字。該系統(tǒng)使用了UDP廣播消息和建立TCP連接進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健?/p>

多線程的并行處理可以提高程序的吞吐量，多任務的相互獨立性也使程序在運行時間效率方面得到提高。網(wǎng)絡通信中任務繁雜，因此將網(wǎng)絡通信機制與多線程并行處理機制結合是一種有效的解決方案。該系統(tǒng)的通信任務主要通過3個線程并行完成，分別為：

（1）負責收發(fā)廣播的線程：該線程通過收發(fā)廣播消息的形式，獲得局域網(wǎng)內使用該系統(tǒng)的計算機信息。將局域網(wǎng)內使用該系統(tǒng)的計算機信息添加進本地鏈表;將局域網(wǎng)內退出該系統(tǒng)的計算機信息從本地鏈表中刪除。本地鏈表維護了局域網(wǎng)內所有使用該系統(tǒng)的計算機的信息，為系統(tǒng)其他功能的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)。

（2）負責監(jiān)聽端口建立連接的線程：該線程的功能類似于客戶機/服務器模型中的服務器端，對局域網(wǎng)中的連接請求進行監(jiān)聽，對于新的連接請求建立新的Socket用于連接，并且對于不同的連接請求創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)接收線程，用于處理連接后的消息傳遞以及文件傳輸?shù)裙δ堋?/p>

（3）負責處理外部終端控制命令的線程：該線程用于該系統(tǒng)與用戶的交互，處理外部終端的控制命令，并對于不同的命令實現(xiàn)相應的功能。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)具體流程

3.1 發(fā)送和接收廣播的線程設計流程

廣播消息線程使用UDP套接口，他與TCP套接口的主要區(qū)別在于通信雙方不需要事先建立連接即可收發(fā)數(shù)據(jù)。該線程工作流程如下：

（1）主機在局域網(wǎng)中廣播本機“上線”消息;

（2）主機等待接收局域網(wǎng)中的廣播消息;

（3）如果主機收到其他計算機“上線”廣播消息，則將發(fā)送該廣播消息的計算機信息添加進本地鏈表，并且回復“確認”廣播消息;如果主機收到“確認”廣播消息，則對發(fā)送該廣播消息的計算機信息進行判斷，如果鏈表中沒有記錄，則添加進本地鏈表;如果主機收到“離線”廣播消息，則將發(fā)送該消息的計算機在本地鏈表中的信息刪除。

3.2 監(jiān)聽端口建立連接的線程設計流程

該線程監(jiān)聽TCP套接口，對于不同的連接請求創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)接收線程并發(fā)處理。工作流程如下：

（1）創(chuàng)建本地Socket，并監(jiān)聽局域網(wǎng)中的連接請求;

（2）如果有連接請求進人，接收連接請求，并創(chuàng)建新的Socket和數(shù)據(jù)接收線程用于該連接的數(shù)據(jù)通信功能的實現(xiàn)。

因為該系統(tǒng)提供文件傳輸功能，所以在數(shù)據(jù)接收線程接收到數(shù)據(jù)包后，需要判斷該數(shù)據(jù)包中的信息是否為文件傳輸開始標志。如果是文件傳輸開始標志，表明信息發(fā)送方將傳輸文件，則主機進入文件接收工作程序;如果不是文件傳輸開始標志，則主機在終端上顯示接收到的消息。

3.3 命令處理線程的主要控制命令及其設計流程

（1）局域網(wǎng)在線計算機查詢命令：順序讀取主機鏈表中所維護的所有的節(jié)點信息，終端顯示局域網(wǎng)中所有在線計算機情況，包括其主機名、IP地址等;

（2）主機離線命令：廣播“離線”消息，斷開Socket連接，結束進程。

（3）發(fā)起連接命令：通過查詢系統(tǒng)維護的計算機信息鏈表，獲得想要與之建立連接的計算機的信息，發(fā)起連接，若連接成功，創(chuàng)建數(shù)據(jù)發(fā)送線程用于處理連接后的命令操作以及數(shù)據(jù)通信，并且阻塞命令處理線程，直到數(shù)據(jù)發(fā)送線程結束返回。

數(shù)據(jù)發(fā)送線程對終端輸入進行讀取和判斷，如果是文件傳輸命令，則進入文件發(fā)送工作程序;否則，直接發(fā)送消息。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)主要代碼

5 結 語

本文基于網(wǎng)絡Socket通信原理與多線程技術，給出了在Linux環(huán)境下不需要服務器支持的網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的設計與算法實現(xiàn)，此實現(xiàn)方法使局域網(wǎng)的計算機間通信效率得到了提高并且該系統(tǒng)使用非常方便，適用于局域網(wǎng)計算機間的即時數(shù)據(jù)通信。如何在此系統(tǒng)框架的基礎上添加更多的數(shù)據(jù)通信功能以及如何加快文件傳輸速度將是進一步的研究工作。

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