基于WinSock的局域网聊天室设计与实现

摘要：本文探讨一种基于Winsock的局域网通信工具——聊天室的设计与实现方法。Winsock 是Windows下的网络编程接口，是一个基于Socket 模型的API。文中分析了Windsock的结构以及利用Winsock实现数据通信的机制，从服务器端和客户端对局域网聊天系统进行设计，并用Visual C++予以实现。

关键词：socket Winsock 局域网 聊天室

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0134-02

1 前言

网络聊天已成为一种非常重要的交流方式，但大多都是基于Internet，通过公网进行交流存在信息安全隐患。开发自己的局域网通信工具成为一个理想的选择。基于Socket的局域网聊天室可以依托企业局域网提供一种良好、安全、快速的通信机制，其实现无需对企业原有的局域网部署进行改动，具有实现成本低廉、应用高效的优点。

2 实现的关键技术WinSock及其通信机制

2.1 关于WinSock

WinSock是由Sun Microsystems等几家公司联合制定的Windows下的Socket规范，已成为兼容当今流行操作系统的一种通用的网络编程接口。WinSock是一个基于Socket 模型的API，由Application、API和SPI组成。其中Winsock Application 指Windows 应用程序，Winsock API 指由Winsock 为用户提供的网络应用程序接口，Winsock SPI 指服务提供者接口层，即Winsock 的底层协议。[1]

2.2 基于Winsock的网络通信原理

利用Winsock 进行网络通信主要依赖于Windows 内部的消息传送机制，使用相关函数初始化、建立、配置和使用Socket。Winsock利用下层的网络通信协议及操作系统调用实际的通信功能，从而实现网络通信。以流式Socket为例介绍其工作过程。

服务器端：首先通过调用Socket（）建立一个Socket对象；然后调用bind（）函数将该Socket和本地网络地址联系在一起；再调用listen（）函数使Socket做好侦听的准备；一旦Socket己建立，调用accept（）函数等待一个连接，当一个请求到达时，accept（）函数返回，服务器用交互或并发形式处理请求。

客户端：首先建立Socket对象，然后调用connect（）函数和服务器建立连接；连接一旦建立，客户机和服务器之间就可以通过调用read（）函数和write（）数来发送和接收数据；最后，待数据传送结束时，调用close（）函数关闭Socket。

3 聊天室系统工作流程设计及实现

3.1 系统工作流程

首先启动聊天室的服务端，然后启动客户端，设置登录信息连接服务器。进入聊天室后用户即可进行文字聊天。当用户发送信息后，服务器根据判断把收到的信息发送给在线用户。当用户进入、离开聊天室时，服务器会发送相应的消息通知。在线用户之间可以进行文件传输，在传输过程之中可以随时终止传输和添加新文件传输。

3.2 服务器端设计与实现

服务器端主要进行消息接受与转发，同时对关键数据进行显示，如：客户端连接与离开、消息转发、网络异常等。

服务器端首先建立Socket，然后绑定、监听Socket，如果有客户端进行连接请求，则返回当前所有在线用户信息，当客户端发送信息到服务端之后，由服务端对该消息进行转发，从而实现多人聊天。

3.2.1 创建监听SOCKET

if（（Socket = WSASocket（AF_INET， SOCK_STREAM， 0，

NULL， 0，WSA_FLAG_OVERLAPPED）） == INVALID_SOCKET）

{

printf（"WSASocket failed with error：%d＼n"，GetLastError（））；

return 0；

}

3.2.2 绑定地址

if （bind（SocketTemp， （PSOCKADDR） &InternetAddr， sizeof（InternetAddr）） == SOCKET_ERROR）

{

printf（"bind（） failed with error %d＼n"， WSAGetLastError（））；

return；

}

bind（）函数的作用是将一个Socket和本地进程绑定。这样客户端才知道所要连接的是哪个地址和端口。

3.2.3 监听

if（listen（SocketTemp，5） == SOCKET_ERROR）

{

printf（"listen（） failed with error %d＼n"，WSAGetLastError（））；

return；

}

listen （）函数使服务器端的套接字进入监听状态，并设定可以建立的最大连接数。

3.2.4 服务器接受连接请求

if（（Accepte=AAccept（Listen，（SOCKADDR*）&Socketclient，&len，NULL，0））== SOCKET_ERROR）

{

printf（"WSAAccept（） failed with error %d＼n"， WSAGetLastError（））；

return 0；

}

当没有连接请求时，就进入等待状态，直至有一个请求到达为止。Accept（）在接收到连接请求之后，会为这个连接建立一个新的Socket来与对方通信，并把它作为返回值。

3.2.5 处理client发送的信息

创建好了服务器的处理线程之后，进行一个while（TRUE）的无限循环，用来读取与客户端通信的Socket上面的数据，首先判断Socket连接是否存在，如果Socket断开了，就把客户端离开消息发送给其他的客户端。若存在，根据端口上的数据类型进行处理：如果是接受消息（IO_RECV），则调用WSARecv读取Socket消息；如果是发送消息（IO_SEND），则判断消息类型，公聊消息就进行转发，私聊消息就把它发送给指定的接收者。[2]

3.3 客户端设计与实现

3.3.1 客户端程序设计

客户端主要是由CChatRoomApp、CChatRoomDlg、CCharRoomUi 3个类组成。CChatRoomApp完成窗口的注册和windows消息处理。CChatRoomDlg负责客户端的登陆界面，进行信息输入和发送。CChatRoomUi负责与其他用户进行文字聊天和文件传输，是客户端的核心类，所有主要功能都是在这个类中进行处理，包括Socket连接、数据处理、文件传输、服务器信息处理等。

3.3.2 向serve发送信息

客户端建立Socket的过程与服务端基本相同，但也有一些差异，如下：

服务器方：Socket（）->bind（）->listen->accept（）->recv（）/send（）->close Socket（）

客户端方：Socket（）->connect（）->send（）/recv（）->close Socket（）

可以看到客户端不需要绑定端口和接收连接，与服务器端进行通信时也不需要使用多线程。

3.3.3 与其他客户端进行文件传输

在进行文件传输的时候，使用专门的Socket，而不是与服务器进行通信的Socket。[3]由于文件传输比文字传输更加复杂也占用更多的空间，这样既可以减轻服务端的压力，又使得文件传输效率更高。

4 结语

企业应用基于WinSock 的局域网聊天室进行通信，既可以保证信息安全，又大大减轻了文件服务器的负荷，增加了通信的灵活性。同时，基于Socket的局域网通信软件，不但可以满足传统的通信需求，而且也能扩展以适应新的网络应用，如网络教育，影音数据传输等，拥有广泛的应用前景。

参考文献

[1]周红进等.基于WinSock 的网络通信模块开发[J].电脑开发与应用，2003，16（10）：4-5.

[2]曾松等.多线程局域网聊天程序的设计与实现[J].软件导刊，2008（2）：71- 72.

[3]王晓鹏.TCP/ IP下的Socket及Winsock通信机制[J].航空计算技术，2004（6）：126-128.