Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет информатики и

радиоэлектроники»

Кафедра экономической информатики

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

по дисциплине: «Компьютерные сети»

на тему: «Создание последовательного сервера с установлением логического соединения TCP»

Вариант 1

Выполнила студентка: Быкович Е.И.

Группа 792351

Минск 2020

Индивидуальное задание

Разработать приложение, реализующее архитектуру «клиент-сервер». Необходимо реализовать последовательный сервер с установлением логического соединения (TCP). Логику взаимодействия клиента и сервера реализовать следующим образом: Клиент посылает два числа серверу и одну из математических операций: «*», «/», «+», «-», - сервер соответственно умножает, делит, складывает либо вычитает эти два числа и ответ посылает назад клиенту.

Нам необходимо написать две программы серверную и клиентскую.

В серверной программе инициализируем WinSock API, используя функцию WSAStartup. Создаем сокет, использующий протокол TCP, при помощи функции socket. Устанавливаем сокету адрес и порт, используя функцию bind. Далее ожидаем установки соединения с клиентом, для чего используем функцию listen. После прихода с клиента предложения о соединении, принимаем его, используя функцию accept. И начинаем принимать данные с клиента, используя функцию recv. Принятые данные обрабатываем, исходя из условия задачи, и отсылаем результат обработки, используя функцию send. В конце программы закрываем сокет, при помощи функции closesocket, и прекращаем работу WinSock API, используя функцию WSACleanup.

В клиентской программе инициализируем WinSock API, используя функцию WSAStartup. Создаем сокет, использующий протокол TCP, при помощи функции socket. Устанавливаем соединение с сервером, используя функцию connect. Считываем данные с потока входа, при помощи функции std::cin.getline, и отсылаем их на сервер, используя функцию send. Получаем результат с сервера, используя функцию recv, и выводим его на экран, посредством функции std::cout. В конце программы закрываем сокет, при помощи функции closesocket, и прекращаем работу WinSock API, используя функцию WSACleanup.

#include <winsock2.h>

#include <iostream>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")

int main() {

WORD wVersionRequested;

WSADATA wsaData;

wVersionRequested=MAKEWORD(2,2);

WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);

SOCKET s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

struct sockaddr_in local;

local.sin_family=AF_INET;

local.sin_port=htons(1280);

local.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

int c=bind(s,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local));

int r=listen(s,5);

while (true) {

char res[255],b[255];

//структура определяет удаленный адрес,

// с которым соединяется сокет

sockaddr_in remote_addr;

int size=sizeof(remote_addr);

SOCKET s2=accept(s,(struct sockaddr*)&remote_addr,&size);

while (recv(s2,b,sizeof(b),0)!=0) {

int i1 = 0;

int i2 = 0;

if (strchr(b, '+') != 0) {

i1 = atoi(strtok(b, "+"));

i2 = atoi(strtok(0, "+"));

itoa(i1 + i2, res, 10);

} else if (strchr(b, '-') != 0) {

i1 = atoi(strtok(b, "-"));

i2 = atoi(strtok(0, "-"));

itoa(i1 - i2, res, 10);

} else if (strchr(b, '*') != 0) {

i1 = atof(strtok(b, "*"));

i2 = atof(strtok(0, "*"));

itoa(i1 * i2, res, 10);

} else if (strchr(b, '/') != 0) {

i1 = atof(strtok(b, "/"));

i2 = atof(strtok(0, "/"));

itoa(i1 / i2, res, 10);

}

// Посылает данные на соединенный сокет

send(s2,res,sizeof(res)-2,0);

}

closesocket(s2);

}

WSACleanup();

}

#include <winsock2.h>

#include <iostream>

#include <stdlib.h>

#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")

int main() {

WORD wVersionRequested;

WSADATA wsaData;

wVersionRequested=MAKEWORD(2,2);

WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);

struct sockaddr_in peer;

peer.sin_family=AF_INET;

peer.sin_port=htons(1280);

// т.к. клиент и сервер на одном компьютере,

// пишем адрес 127.0.0.1

peer.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

SOCKET s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

connect(s,(struct sockaddr*) &peer,sizeof(peer));

char buf[255],b[255];

std::cout<<"Enter two numbers and mathematical operation (+, -, *, or /) between them. Example: 12*11"<<std::endl;

std::cin.getline(buf,100,'\n');

send(s,buf,sizeof(buf),0);

if (recv(s,b,sizeof(b),0)!=0) {

b[strlen(b)]='\0'; //Удаление ненужных символов

// в конце строки

std::cout<<b<<std::endl;

std::cin.get();

}

closesocket(s);

WSACleanup();

return 0;

}

Контрольные вопросы

1. Какая технология называется межсетевым обменом (internetworking)?

Передача данных стала фундаментальной частью вычислений. Сети, разбросанные по всему миру, собирают данные о таких разных предметах, как атмосферные условия, производство продуктов и воздушных перевозках. Но некоторым пользователям нужна высокоскоростная сеть, соединяющая их машины, но такие сети не могут быть расширены на большие расстояния. Другим нужна более медленная сеть, которая будет соединять машины, находящиеся на расстоянии тысяч километров друг от друга.

Появилась новая технология, которая сделала возможным взаимное соединение большого числа разделенных физических сетей и заставила их работать как единое целое. Эта новая технология называется межсетевым обменом (internetworking).

Она была разработана для того, чтобы упростить взаимодействие между машинами с различными аппаратными архитектурами, чтобы использовать почти любое оборудование сети с коммутацией пакетов, и чтобы позволить взаимодействие различных операционных систем.

2. Объясните понятие «протоколы» в контексте технологий обмена данными. Что они включают? Примеры.

Протоколы – это стандарты передачи данных в сети. Такие протоколы, как TCP и IP, дают формулы для передачи сообщений, описывают детали форматов сообщений и указывают, как обрабатывать ошибки. Важно то, что они позволяют нам рассматривать стандарты взаимодействия вне зависимости от того, на оборудовании какого производителя, они реализуются. Коммуникационный протокол позволяет нам описать или понять процесс передачи данных, не зная на каком оборудовании этот процесс выполняется.

Главная цель, которая преследуется при соединении компьютеров в сеть - это возможность использования ресурсов каждого компьютера всеми пользователями сети. Для того чтобы реализовать эту возможность, компьютеры, подсоединенные к сети, должны иметь необходимые для этого средства взаимодействия с другими компьютерами сети. Задача разделения сетевых ресурсов является сложной, она включает в себя решение множества проблем - выбор способа адресации компьютеров и согласование электрических сигналов при установление электрической связи, обеспечение надежной передачи данных и обработка сообщений об ошибках, формирование отправляемых и интерпретация полученных сообщений, а также много других не менее важных задач.

Обычным подходом при решении сложной проблемы является ее декомпозиция на несколько частных проблем - подзадач. Для решения каждой подзадачи назначается некоторый модуль. При этом четко определяются функции каждого модуля и правила их взаимодействия.

Частным случаем декомпозиции задачи является многоуровневое представление, при котором все множество модулей, решающих подзадачи, разбивается на иерархически упорядоченные группы - уровни. Для каждого уровня определяется набор функций-запросов, с которыми к модулям данного уровня могут обращаться модули выше лежащего уровня для решения своих задач. Такой формально определенный набор функций, выполняемых данным уровнем для выше лежащего уровня, а также форматы сообщений, которыми обмениваются два соседних уровня в ходе своего взаимодействия, называется интерфейсом.

Интерфейс определяет совокупный сервис, предоставляемый данным уровнем выше лежащему уровню.

При организации взаимодействия компьютеров в сети каждый уровень ведет "переговоры" с соответствующим уровнем другого компьютера. При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений. Например, они должны согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о методах контроля достоверности и т.п. Другими словами, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого уровня передачи битов, до самого высокого уровня, детализирующего, как информация должна быть интерпретирована.

Правила взаимодействия двух машин могут быть описаны в виде набора процедур для каждого из уровней. Такие формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколами.

Из приведенных определений можно заметить, что понятия «интерфейс» и «протокол», в сущности, обозначают одно и то же, а именно - формализовано заданные процедуры взаимодействия компонент, решающих задачу связи компьютеров в сети. Однако довольно часто в использовании этих терминов имеется некоторый нюанс: понятие «протокол» чаще применяют при описании правил взаимодействия компонент одного уровня, расположенных на разных узлах сети, а «интерфейс» - при описании правил взаимодействия компонентов соседних уровней, расположенных в пределах одного узла.

Согласованный набор протоколов разных уровней, достаточный для организации межсетевого взаимодействия, называется стеком протоколов.

Программные средства, реализующие некоторый протокол, также называют протоколом. При этом соотношение между протоколом - формально определенной процедурой взаимодействия, и протоколом - средством, реализующим эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом решения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу. Понятно, что один и тот же алгоритм может быть запрограммирован с разной степенью эффективности. Точно также и протокол может иметь несколько программных реализаций, например, протокол IPX, реализованный компанией Microsoft для Windows NT в виде программного продукта NWLink, имеет характеристики, отличающиеся от реализации этого же протокола компанией Novell. Именно поэтому, при сравнении протоколов следует учитывать не только логику их работы, но и качество программных решений. Более того, на эффективность взаимодействия устройств в сети влияет качество всей совокупности протоколов, составляющих стек, то есть, насколько рационально распределены функции между протоколами разных уровней и насколько хорошо определены интерфейсы между ними.

Протоколы реализуются не только программно-аппаратными средствами компьютеров, но и коммуникационными устройствами. Действительно, в общем случае связь компьютеров в сети осуществляется не напрямую - "компьютер-компьютер", а через различные коммуникационные устройства такие, например, как концентраторы, коммутаторы или маршрутизаторы. В зависимости от типа устройства, в нем должны быть встроены средства, реализующие некоторый набор сетевых протоколов.

При организации взаимодействия могут быть использованы два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения (connection-oriented network service, CONS) перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить логическое соединение, то есть договориться о параметрах процедуры обмена, которые будут действовать только в рамках данного соединения. После завершения диалога они должны разорвать это соединение. Когда устанавливается новое соединение, переговорная процедура выполняется заново. Телефон - это пример взаимодействия, основанного на установлении соединения.

Вторая группа протоколов - протоколы без предварительного установления соединения (connectionless network service, CLNS). Такие протоколы называются также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово. Опускание письма в почтовый ящик - это пример связи без установления соединения.

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

• HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.

• FTP (File Transfer Protocol)- это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный

• POP (Post Office Protocol) — это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

• UUCP (Unix to Unix Copy Protocol) — это ныне устаревший, но все еще применяемый протокол передачи данных, в том числе для электронной почты. Этот протокол предполагает использование пакетного способа передачи информации, при котором сначала устанавливается соединение клиент- сервер и передается пакет данных, а затем автономно происходит его обработка, просмотр или подготовка писем.

• TELNET — это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и т. д. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

• DTN — протокол дальней космической связи, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.