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# <center>华东师范大学软件学院实验报告</center>
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| **实验课程：** 计算机网络 | **年级:** 2024 | **实验成绩：** |
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| **实验名称：** Socket Programming | **姓名：** | **实验日期：** 2025.01.03 |
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| **实验编号：** 7 | **学号：** | **实验时间：** 2学时 |
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## 一、实验目的
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了解套接字编程相关内容。
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## 二、使用内容与实验步骤
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使用实验手册中所给出的示例代码，并进行相关测试。
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## 三、实验环境
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- 实验仪器1：ThinkPad X230i
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- 操作系统：6.12.9-arch1-1 x86_64 GNU/Linux
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- 以太网控制器：Intel Corporation 82575LM Gigabit Network Connection
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- 网络控制器：Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8188CE 820.11b/g/n WiFi Adapter
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- 实验仪器2：raspberrypi 4B
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- 操作系统：6.6.47+rpt-rpi-v8 aarch64 GNU/Linux
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- 网络连接：宿舍 Wifi
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## 四、实验过程与分析
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本地测试记录如下图：
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实验步骤
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1. 启动 Wireshark，根据代码中常量定义，将过滤选项设置为`tcp.port==7701`，对 `Loopback: lo` 进行捕获
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2. 启动服务端
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3. 启动0号客户端,此时 Wireshark 捕获到三次握手包，观察到0号客户端采用44514端口：
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4. 发送文本测试
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1. 0号客户端发送测试文本0（测试短文本)：`text0:hello, world`，服务端显示：`text0:hello, world`，正常发送，Wireshark 捕获到的包信息如下。
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2. 0号客户端发送测试文本1（测试ACSII可显示字符)：text1: ``!"#\$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?`ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_@abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~``，服务端显示：text1: ``!"#\$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?`ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_@abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~``，正常发送，Wireshark 捕获到的包信息如下。
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3. 0号客户端发送测试文本2（测试tab字符)：`text2:\t \t`，服务端显示：`text2:\t \t`，正常发送，Wireshark 捕获到的包信息如下。
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可以观察到 tab 以正常形式（ACSII码为9）发出
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4. 0号客户端发送测试文本3（测试中文文本)：`text3:你好，世界`，服务端显示：`text3:你好，世界`，正常发送，Wireshark 捕获到的包信息如下。
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5. 0号客户端发送测试文本4（测试长文本)：`text4:0123456789abcdef...0123456789abcdef`（共计32774字节），服务端显示：`text4:0123456789abcdef...012345678`（共计4096字节），文本发送不正常，仅发送前 4096 字节，检查 Wireshark ，可以发现0号客户端共发送16个包，前15个包中每个包携带255字节的文本，最后一个包携带16字节的文本，捕获到的第一个与最后一个客户端包信息如下。
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可以观察到 IP 协议头中 DF 为 1 ，故数据未经 IP 分片，数据的分段发生在 TCP 加工阶段。
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5. 断连测试
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1. 断开0号客户端连接，捕获到由0号客户端发出的结束请求
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2. 重新恢复0号客户端连接
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3. 断开服务端连接，捕获到由服务端发出的结束请求（FIN），0号客户端发送ACK确认，但未得到服务端的ACK确认，于是0号客户端将在等待2MSL后自动断开连接，捕获到的包信息如下：
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4. 0号客户端发送文本`a text from client`， Wireshark 捕获到的内容如下
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0号客户端发送了带有 PSH 的信息包，端口收到后优先处理该数据包，由于服务端已经关闭，7701端口空闲，故返回带有RST的数据报。
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5. 0号客户端发送文本`server restart`，按下回车后客户端自动退出，Wireshark 没有捕获到消息
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6. 执行指令`./client localhost`，尝试重新启动客户端，收到报错`simplex-talk: connect: Connection refused`，捕获到的包信息如下
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0号客户端发送了带有 SYN 的信息包，由于服务端已经关闭，7701端口空闲，故返回带有RST的数据报，0号客户端收到后报告错误并退出
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7. 执行指令`./client`，不指定地址，报错`usage: simplex-talk host`
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6. 多客户端测试
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1. 重新启动服务端
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2. 启动0号客户端，观察 Wireshark ，可以发现0号客户端使用端口为53092
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3. 0号客户端发送文本`client0`，服务端显示：`client0`，正常发送。
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4. 启动1号客户端，观察 Wireshark ，可以发现1号客户端使用端口为43676，Wireshark 捕获包信息如下：
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5. 1号客户端发送文本`client1`，服务端没有显示，但 Wireshark 捕获到信息包。
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6. 0号客户端发送文本`text from client0`，服务端显示`text from client0`，正常发送。
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7. 1号客户端发送文本`text from client1`，服务端没有显示，但 Wireshark 捕获到信息包。
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8. 0号客户端发送文本`client0 stop`，服务端显示`client0 stop`，正常发送。
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9. 0号客户端断开连接，服务端显示`client1`
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10. 0号客户端发送文本`client1 stop`，服务端显示`client1 stop`，正常发送。
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11. 断开服务端连接。
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1 号客户端发送的三个携带文本的信息包如下：
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7. 端口占用测试
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1. 启动服务端，Wireshark 未捕获到内容
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2. 启动第二个服务端，报错`simplex-talk: bind: Address already in use`，Wireshark 未捕获到内容
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3. 启动客户端
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4. 关闭服务端
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5. 尝试重新启动服务端，报错`simplex-talk: bind: Address already in use`，Wireshark 未捕获到内容
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6. 客户端退出
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7. 尝试重新启动服务端，服务端正常运行
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测试截图如下：
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8. 局域网通信测试
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1. 通过 ssh 连接并控制同一局域网下的另一设备
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2. 通过 ftp 上传源代码server.c与client.c
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3. 在 ssh 所控制设备上编译
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4. 启动 Wireshark ，将过滤器设置为`tcp.port == 7701`，对wlan0进行捕获
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5. 在远程主机上执行`./server`，在电脑上执行`./client 192.168.31.135`，成功连接
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6. 在客户端上发送信息，远程服务端成功收到
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7. 交换客户端与服务端，仍能成功通信
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通信记录与 Wireshark 捕获截图如下：
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## 五、附录
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客户端代码如下：
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```c
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/* Source: Peterson & Davie (2007), Computer Networks, a Systems Approach,
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||
* 4th ed., Morgan Kaufmann, p. 34-35.
|
||
* Included stdlib.h, string.h, and strings.h so it compiles on Linux.
|
||
* Changed port from 5432 (postgresql) to 7701 (unassigned).
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* - JLND Feb 7 2009
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||
*/
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||
#include<unistd.h>
|
||
#include <unistd.h>
|
||
#include <stdlib.h>
|
||
#include <string.h>
|
||
#include <strings.h>
|
||
#include <stdio.h>
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#include <sys/types.h>
|
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#include <sys/socket.h>
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#include <netinet/in.h>
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#include <netdb.h>
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#define SERVER_PORT 7701
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#define MAX_LINE 256
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int
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main(int argc, char * argv[])
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||
{
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FILE *fp;
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struct hostent *hp;
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struct sockaddr_in sin;
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char *host;
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char buf[MAX_LINE];
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int s;
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int len;
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||
if (argc==2) {
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||
host = argv[1];
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}
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else {
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||
fprintf(stderr, "usage: simplex-talk host\n");
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||
exit(1);
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||
}
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||
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||
/* translate host name into peer’s IP address */
|
||
hp = gethostbyname(host);
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||
if (!hp) {
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||
fprintf(stderr, "simplex-talk: unknown host: %s\n", host);
|
||
exit(1);
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||
}
|
||
|
||
/* build address data structure */
|
||
bzero((char *)&sin, sizeof(sin));
|
||
sin.sin_family = AF_INET;
|
||
bcopy(hp->h_addr, (char *)&sin.sin_addr, hp->h_length);
|
||
sin.sin_port = htons(SERVER_PORT);
|
||
|
||
/* active open */
|
||
if ((s = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
|
||
perror("simplex-talk: socket");
|
||
exit(1);
|
||
}
|
||
if (connect(s, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0) {
|
||
perror("simplex-talk: connect");
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||
close(s);
|
||
exit(1);
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||
}
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||
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||
/* main loop: get and send lines of text */
|
||
while (fgets(buf, sizeof(buf), stdin)) {
|
||
buf[MAX_LINE-1] = '\0';
|
||
len = strlen(buf) + 1;
|
||
send(s, buf, len, 0);
|
||
}
|
||
}
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||
```
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服务端代码如下：
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||
```c
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||
/* Source: Peterson & Davie (2007), Computer Networks, a Systems Approach,
|
||
* 4th ed., Morgan Kaufmann, p. 35-36.
|
||
* Included stdlib.h, string.h, and strings.h so it compiles on Linux.
|
||
* Changed port from 5432 (postgresql) to 7701 (unassigned).
|
||
* - JLND Feb 7 2009
|
||
*/
|
||
#include<unistd.h>
|
||
#include <stdlib.h>
|
||
#include <string.h>
|
||
#include <strings.h>
|
||
#include <stdio.h>
|
||
#include <sys/types.h>
|
||
#include <sys/socket.h>
|
||
#include <netinet/in.h>
|
||
#include <netdb.h>
|
||
#define SERVER_PORT 7701
|
||
#define MAX_PENDING 5
|
||
#define MAX_LINE 256
|
||
|
||
int
|
||
main()
|
||
{
|
||
struct sockaddr_in sin;
|
||
char buf[MAX_LINE];
|
||
int len;
|
||
int s, new_s;
|
||
|
||
/* build address data structure */
|
||
bzero((char *)&sin, sizeof(sin));
|
||
sin.sin_family = AF_INET;
|
||
sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
|
||
sin.sin_port = htons(SERVER_PORT);
|
||
|
||
/* setup passive open */
|
||
if ((s = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
|
||
perror("simplex-talk: socket");
|
||
exit(1);
|
||
}
|
||
if ((bind(s, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin))) < 0) {
|
||
perror("simplex-talk: bind");
|
||
exit(1);
|
||
}
|
||
listen(s, MAX_PENDING);
|
||
|
||
/* wait for connection, then receive and print text */
|
||
while(1) {
|
||
if ((new_s = accept(s, (struct sockaddr *)&sin, &len)) < 0) {
|
||
perror("simplex-talk: accept");
|
||
exit(1);
|
||
}
|
||
while (len = recv(new_s, buf, sizeof(buf), 0))
|
||
fputs(buf, stdout);
|
||
close(new_s);
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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