基于Qt的p2p局域网聊天和文件传输软件要点.pdf

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1、基于 Qt 的局域网聊天和文件传输软件设计 摘 要 随着计算机网络技术的飞速发展，人们对于网络的依赖性也越来越大。通 过网络的局域网通信也越来越受到人们的喜爱，比如说现在非常流行的QQ 局 域网通信软件就解决了人们在网络中交流的需求。 基于 Qt 的 P2P局域网聊天和文件传输软件，是基于TCP/IP 协议中的 TCP 和 UDP 协议完成的一个能够完成局域网通信和传输文件的软件，该软件实现了 局域网内的通信，使用该软件作为通信和传输文件的工具，既简单又安全。 关键词：计算机网络 , TCP, UDP , 文件传输 ; Abstract With the rapid development o

2、f computer network technology, people are more and more dependent on the network. Instant messaging via the Internet has become more and more popular, for example, it is now very popular QQ instant messaging software to solve the needs of people in the network communication. Based on P2P instant cha

3、t and file transfer software is based on TCP / IP protocol in the TCP and UDP protocols to complete a to complete the instant messaging and file transfer software, the software realized the LAN communication, the use of the software as a communication and file transfer tool, which is simple and safe

4、. Key word：computer network， TCP, UDP , file transfer； 目录 1 引 言 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 国内外现状 . 1 1.3 本课题研究的迫切性 1 1.4 本文的主要工作 . 1 2.需求分析和开发工具 . 2 2.1 需求分析 . 2 2.2P2P的局域网聊天和文件传输软件的功能. 2 2.3 开发工具 . 2 2.4TCP/UDP 工作协议流程 . 4 3.系统总体结构设计 . 6 3.1 基本简介 . 6 3.2 系统功能模块设计 . 6 3.3 功能模块介绍 . 6 3.3.1 聊天功能模块 6 3.3.2 文件传输

5、模块 7 4.功能实现 . 9 4.1 系统设计流程 . 9 4.1.1 聊天功能的流程设计 9 4.1.2 文件传输功能系统实现 10 5 结果与分析 16 参考文献 17 第 1 页 1 引 言 1.1 课题背景 网络的发展促进了通信的发中，通信的发展反过来让网络发展的更大 更快，通信作为我们日常生活中不可或缺的东西，正在改变着人们的生活。 比如说 QQ 局域网通信软件就为人们的生活和学习带来了极大的方便。但 是人们有时需要和与自己同一个局域网内的用户通信而通信的内容不通过 公网来保证通信的安全，防止黑客或者一些心怀不轨的人通过非法的手段 获取到通信的内容。因为一旦信息泄露了就有可能带来不

6、可估量的损失。 在这种情况下，基于Qt 的 P2P的局域网聊天和文件传输的软件就产生了。 1.2 国内外现状 网络的普及也让一些人获得了获取了更多的信息。通过窃听，篡改，重 放等攻击的手机来阻止， 或者是窃取别人的有用信息， 这种事在一些大型的 公司里曾经就发生过。 现在一些大型的公司自己会去开发适合自己公司的局 域网通信软件来防止此类的安全事件出现，因此基于Qt 的 P2P的局域网聊 天和文件传输的应用开发现在仍然受到关注。 1.3 本课题研究的迫切性 基于 Qt 的 P2P的局域网聊天和文件传输软件的实现能够帮助我们了解 基于 Qt 的 P2P 的软件的实现原理和过程，为我们以后开发一些大

7、型的P2P 的软件提供了技术上的保证。同时该软件能够用于局域网的通信和传输文 件，具有一定的实际意义。 1.4 本文的主要工作 本文主要介绍了基于Qt 的 P2P的局域网聊天和文件传输的软件的实现 原理和实现的过程，针对软件的原理和过程进行深入的讲解。同时本文可以 作为基于 Qt 的 P2P的局域网聊天和文件传输的软件的使用说明书，通过具 体而详细的阐述，让大家更容易的理解基于Qt 的 P2P 的局域网聊天和文件 传输的软件的实现原理和实现的过程。 第 2 页 2 需求分析和开发工具 2.1 需求分析 由于国内外的安全现状不容乐观，人们通信的时的信息很容易会被黑获 获取，为了在局域网中安全简单

8、的痛信，人们就开发了基于Qt 的 P2P的局 域网通信和文件传输软件。该软件能够很好地实现在局域网内和其他人通 信，从而保证了通信的安全， 让人们拥有更加安全和简单的痛信环境。同时， 由于该软件是使用 C+语言开发，具有平台无关性。能够在不同的操作系统 的平台下完成局域网通信和文件传输的功能。 2.2 P2P的局域网聊天和文件传输软件的功能 P2P的局域网聊天和文件传输软件有以下功能： （1）局域网内点对点通信， 能够同一时间和多个人，在不同的ip 和端口上实现通信 （2）简单文件传输 能够传输 1M 以上的文件 （3）能够在多个平台下实现通信 C+平台无关性 2.3 开发工具 （1）开发语言

9、C+ C+是在 C 语言的基础上开发的一种面向对象编程语言，应用广泛； C+支持多种编程范式面向对象编程、泛型编程和过程化编程。最新 正式标准 C+于 2014 年 8 月 18 日公布。其编程领域众广，常用于系统开 发，引擎开发等应用领域，是至今为止最受广大程序员受用的最强大编程 语言之一 ,支持类：封装、继承、多态等特性! （2）开发工具Qt Qt 是一个 1991年由奇趣科技开发的跨平台C+图形用户界面应用程序 开发框架。它既可以开发GUI 程序，也可用于开发非GUI 程序，比如控制 台工具和服务器。 Qt 是面向对象的框架，使用特殊的代码生成扩展（称为 元对象编译器 (Meta Obj

10、ect Compiler, moc)）以及一些宏，易于扩展，允许组 件编程。 2008 年，奇趣科技被诺基亚公司收购，QT 也因此成为诺基亚旗下 第 3 页 的编程语言工具。 2012 年，Qt 被 Digia 收购。 2014 年 4 月，跨平台集成开 发环境 Qt Creator 3.1.0正式发布，实现了对于 iOS 的完全支持，新增 WinRT、 Beautifier 等插件， 废弃了无 Python接口的 GDB 调试支持，集成了基于 Clang 的 C/C+代码模块，并对 Android 支持做出了调整，至此实现了全面支持 iOS、 Android、WP。它提供给应用程序开发者建立

11、艺术级的图形用户界面所需的 所有功能。 Qt 很容易扩展，并且允许真正地组件编程。基本上，Qt 同 X Window 上的 Motif ，Openwin，GTK 等图形界面库和Windows 平台上 的 MFC，OWL，VCL ，ATL 是同类型的东西。 第 4 页 2.4 TCP/UDP 工作协议流程 （1）TCP 协议的工作流程 图 2-1 TCP 协议的工作流程 服务器端 用 socket 方法建立套接 用 bind 方法把套接字与 本地地址绑定 用 Listen 方法准备好连 用 accept方法接受连接， 并等待 client 端连接 如连接已建立，accept返 回新的套接字 用

12、Receive和 send方法在 套接字上做数据交换 进行连接 数据交换 Shutdown 方法用于释放 连接 关闭套接字，服务结束 用 socket 方法建立套接 字 用 connect 方法把套接字 与 server 端相连 用 Receive和 send方法在 套接字上做数据交换 Shutdown 方法用于释放 连接 关闭套接字，服务结束 客户端 第 5 页 （2）UDP 协议的工作流程 图 2-2 UDP 协议的工作流程 数据传送 用 Receive 和 send 方法在 套接字上做数据交换 关闭套接字，服务结束 Shutdown 方法用于释放连 接 服务器端 用 socket 方法建

13、立套接字 用 bind 方法把套接字与本 地地址绑定 用 Receive 和 send 方法在 套接字上做数据交换 关闭套接字，服务结束 Shutdown 方法用于释放连 接 客户端 用 socket 方法建立套接字 用 bind 方法把套接字与本 地地址绑定 第 6 页 3 系统总体结构设计 3.1 基本简介 整个应用程序要实现聊天及文件传输的功能，主要由三大块组成： （1）人机交互界面：用于显示连接状态、消息传送、实现消息输入等功能； （2）消息传输模块：用于实现消息传输协议的封装与解包工作，实现消息传 输控制； （3）文件传输模块：用于实现文件传输协议的封装与解包工作，实现文件头 及文件

14、的发送与接收控制。 3.2 系统功能模块设计 交互界面包含 3 大功能块： （1）聊天窗口：包括发送和接收到的信息显示框和信息的输入框； （2）文件收发：包括需要填写的建立TCP 连接的服务器信息框和文件传输需 要的功能和显示进度框； （3）附加功能：附加 “ 消息记录 ” 和“ 使用帮助 ” 的对话框，点击对应按钮接口 打开。 3.3 功能模块介绍 3.3.1 聊天功能模块 聊天也就是信息（字符串）的收发，根据其实时性的要求与短消息传递 的特点，采用 UDP 协议来实现。 在 Qt 中提供了 QUdpSocket 类来进行 UDP 数据报（datagrams ）的发送 和接收。UDP 的应用

15、是很简单的。 我们只需要在发送端执行writeDatagram() 函数将信息发送到广播地址的某一个端口，然后接收端绑定到这个端口，只 要这个端口有数据， 就会发送 readyRead() 信号，我们接收到该信号后进行数 据处理即可。 （1）客户端 /* 创建 Udp 套接字和绑定端口与槽函数*/ QUdpSocket *UdpSender = new QUdpSocket(this); QUdpSocket *UdpReader = new QUdpSocket(this); / 将 UdpReader绑定到广播地址的5566端口，接收发到这个端口的信息 第 7 页 UdpReader-bi

16、nd(5566, QUdpSocket:ShareAddress); / 将有数据的 readyRead() 信号绑定到读信息的readMessage() 槽函数 connect(UdpReader, SIGNAL(readyRead(), this, SLOT(readMessage(); /* 发送消息*/ void sendMessage() QByteArray datagram = “hello world!”; UdpSender -writeDatagram(datagram.data(),datagram.size(), QHostAddress:Broadcast,5566)

17、; /* 接收消息*/ void readMessage() /拥有等待的数据报 while(UdpReader-hasPendingDatagrams() QByteArray datagram; /拥于存放接收的数据报 /让 datagram的大小为等待处理的数据报的大小， 这样才能接收到完整 的数据 datagram.resize(UdpReader-pendingDatagramSize(); /接收数据报，将其存放到datagram中 UdpReader-readDatagram(datagram.data(), datagram.size(); serverMessage = da

18、tagram; （2）服务器端 过程与代码和客户端一致，只是因为是双向通信，所以在服务器端需要 发送的端口号要不一样。具体见工程代码。 3.3.2 文件传输模块 文件传送具有连续性和可靠性要求的特点，通常采用点对点通信， 并应 用 TCP服务来保证数据传输过程中的准确性和顺序性。 TCP 协议 的程序 使 用的是 客户端 /服务 器模式，在Qt 中提 供了 QTcpSocket类来编写客户端程序，使用QTcpServer类编写服务器端程序。 我们在服务器端进行端口的监听，一旦发现客户端的连接请求，就会发出 newConnection()信号，我们可以关联这个信号到我们自己的槽函数，实现与 客户

19、端的连接。 建立连接后，任何一方都可以进行数据的发送。另一端一旦 第 8 页 有数据到来就会发出readyRead() 信号，我们可以关联此信号，进行数据的 接收。 由于涉及到文件的拆分和增加文件头信息等，还需要管理发送和接收进 度条，代码比较复杂，具体见工程代码，代码都有比较清晰的注释。 第 9 页 4 功能实现 4.1 系统设计流程 4.1.1 聊天功能的流程设计 采用 DUP 协议设计局域网聊天功能，在局域网聊天功能中，设计了一 个客户端和一个服务端，在通信建立的时候，通信的发起方首先确认通信 的 IP 地址和 Port 端口，然后发送消息给服务端。服务端需要在同样的端口 上等待发起者的

20、信息。 客户端： 图 4-1 发送端工作流程图 开始 Sendmessage调用 UDP DatagramSocket 从发送窗口中读入数据 DatagramPacket 调用 Send 方法发送数据 调用 close方法关闭客户端 结束 第 10 页 服务端： 图 4-2 接收端工作流程图 4.1.2 文件传输功能系统实现 使用 TCP 协议实现文件传输功能，服务端开始监听，客户端选择建立会 话。会话建立成功后，开始选择文件进行传输。在文件传输开始时，由客户端 给服务端发送文件，内容为待发送文件名和长度。客户端收到后判断是不是传 送的文件，如果是则服务端选择接收文件。然后开始传输文件，文件传

21、输完成 后，选择关闭服务器端和客户端。 开始 DatagramSocket DatagramPacket 调用receive方法接收数据， 存入 datagram 中 调用 close方法关闭服务端 结束 是否收到 信息 进入文件 接收区 显示内容 N Y 第 11 页 客户端： 图 4-3 文件传输客户端工作流程 开始 发送文件名和文件大小 选择文件 结束 等待对方接收 是否接收 N 发送文件 调用 ServerSocket创建服务器端 调用 getOutputStream()发送文件 将文件的内容读取到buf 中 通过write(buf, 0, read)方法发送文件内容 关闭发送端ser

22、versocket 和 server Y 第 12 页 服务端： 图 4-4 文件传输服务端工作流程 开始 接收文件名和文件大小 结束 显示文件名和大小 是否接收 N 创建 socket 调用 getInputStream()方法接收内容 调用 getInputStream发送文件 将文件的内容读取到buf 中 将文件写入本地磁盘 关闭客服端 Y 第 13 页 4.3 实现 4.3.1 聊天交互界面 （1）客户端信息显示 （2）服务端信息显示 第 14 页 （3）历史消息显示 4.3.2 文件传输界面 （1）客户端与服务端建立会话成功 左下角显示： Waiting for file trans

23、fer 第 15 页 (2)打开文件，并选择需要传输文件 （3）点击发送按钮，开始文件传输 第 16 页 5 结果与分析 本系统是在 Windows 下基于 Qt 软件使用 C+语言进行开发的一款点对 点聊天和文件传输软件。 综合其他聊天软件的优缺点本系统实现了基本的聊天和 传送文件的功能。在设计过程中界面设计使用了Qt 图形界面生成工具。 Socket 套接字用来创建连接，实现通信双方正常连接。综合比较TCP 和 UDP 后，选用 UDP 协议实现聊天功能设计，选用更安全的面向连接的TCP 进行文件传输控制 协议。在解决 I/O 阻塞问题时，选择了占用系统资源较少的线程。本系统最终可 以实现

24、点对点的字符串发送和接收，能够实现简单的聊天和文件传输功能。 系统能能够完成一定的功能， 但还有很多不完善的地方。 由于技术的缺乏和 时间的限制本系统在实现功能时存在一些问题，例如系统在信息传输过程中， 没 有对传输的消息和文件进行加密操作，因为这在网络中传输中是很不安全的。 本系统在实现基本功能的基础上还需要完善一些不足的地方。系统需要添加 消息加密和解密模块，来保证传输信息的安全性。图形界面是由图形工具Qt 生 成，虽然使用Qt 提供了很强大的能够很容易搭建的图形界面，但是缺点在于生 成的界面有点生硬不够美观， 需要改进。以上这些问题都要在以后的工作中逐步 解决。 本次课程设计让我学到的不止是专业知识，更学到了那种精益求精、 严谨的 治学精神， 这些都使我受益终生的财富。 我要在以后的工作生活中保持和发扬这 种精神。 第 17 页 参考文献 1 甘刚.Linux/NUIX 网络编程 M 北京：中国水利水电出版社，2008. 2 叶树华网络编程实用教程 M 北京：人民邮电大学出版社，2010. 3 杜佳荣, 马建红 , 滕振宇 C+网络编程技术与实践 M 北京：清华大学出 版社， 2008.