bài 4 - giải thuật và các kỹ thuật cơ bản trong lập trình client

Bài 4- Giải thuật và các kỹ thuật cơ
bản trong lập trình Client
Chủ đề
 Nắm được các bước (giải thuật) lập trình chương
trình Client
 Biết cách sử dụng các hàm Socket API trong lập
trình Client
 Thực hành lập trình một chương trình Client đơn
giản


Nội dung
 4.1) Cấu trúc tổng quát chương trình Client
 4.2) Giải thuật tổng quát chương trình Client
 4.3) Cách gọi hàm Socket API trong từng bước

4.1 Cấu trúc chương trình Client
 Về cơ bản, client không yêu cầu mức ưu tiên cao
trong hệ thống

 Không yêu cầu nhiều tài nguyên và không cần
hoạt động liên tục
Cấu trúc chương trình gồm 3
module
 Module giao diện để tương tác với user
 Module kết nối với server
 Module thực thi giao thức trao đổi dữ liệu với
server
 Gửi bản tin yêu cầu đến Server
 Nhận bản tin phản hồi từ Server và xử lý
Các chức năng hỗ trợ thực thi

giao thức
 Đọc và phân tích cú pháp bản tin giao thức
Client/Server
 Xử lý dữ liệu trước khi gửi và sau khi nhận
 Thao tác với bộ đệm buffer chứa dữ liệu
 Hiển thị trạng thái phiên làm việc
 Thông báo và xử lý lỗi gặp phải
 Đọc/ghi dữ liệu từ tệp tin

4.2) Giải thuật chương trình client có
5 bước
Một Client nói chung cần thực hiện 5 bước sau
 Bước 1) Xác định địa chỉ remote socket phía
server
 Bước 2) Tạo local socket tại client
 Bước 3) Kết nối local socket với remote
socket
 Bước 4) Gửi/nhận/xử lý dữ liệu qua kết nối
socket
 Bước 5) Đóng kết nối

Phân rã chức năng theo module
 Bước 1 -> 3 được thực hiện bởi module kết nối
socket
 Bước 4 ->5 được thực hiện bởi module thực thi
giao thức (module chính)

 Bước 1  3 là thao tác chung đối với mọi Client
 Bước 4 và 5 tùy theo từng giao thức ứng dụng
như HTTP, FTP, POP3 hay SMTP

Ví dụ minh họa: Chương trình
EchoClient
 Chức năng: kiểm tra phản hồi của server qua
TCP/IP
 Các công đoạn xây dựng chương trình gồm:
 Các chức năng bổ trợ: truy vấn thông tin, thông báo
lỗi
 Lập trình module kết nối
 Lập trình module tương tác với Server theo giao
thức ứng dụng Echo
 Lập chương trình chính



Giao thức ECHO
 Echo dùng để kiểm tra hoạt động của mạng và của
server
 Client gửi đến Server 1 bản tin là một xâu kí tự bất
kỳ
 Server gửi trả lại một bản tin với nội dung hoàn
toàn trùng với bản tin mà client gửi đến
 Ví dụ:
 Client gửi bản tin ”HELLO”
 Server nhận được và gửi lại “HELLO”
 Client gửi “How are you?”
 Server gửi lại “How are you?”
Cách thức hoạt động
 User chạy chương trình TCPEchoClient với tham
số hàm main là tên server

TCPEchoClient.exe <tên server>
 Nếu kết nối thành công, nhập bản tin là xâu kí tự
từ bàn phím và gửi bản tin đến server
 Nhận bản tin phản hồi và in ra màn hình
 Đóng kết nối và kết thúc nếu bản tin nhập vào là
xâu rỗng

Các tệp mã nguồn của project
 socketbasic.cpp: Module chức năng khởi tạo và
giải phóng WS, truy vấn thông tin
 errorhandler.cpp: Module chức năng báo lỗi
 connect.cpp : chức năng kết nối đến server
 echoclient.cpp: chức năng trao đổi các bản tin
theo giao thức Echo
Bước 1: Xác định địa chỉ socket
phía Server

Internet
POP3
transport
network
interface
Server
transport
network
interface
Client
UDP
TCP
Địa chỉ Socket của tiến trình Server

- Kiểu Socket (TCP hay UDP)
- Cổng
- Địa chỉ IP
Xác định địa chỉ Socket của
server ntn ?
Địa chỉ của remote socket phía
Server có 3 tham số
 Loại socket: chọn TCP hoặc UDP tùy vào ứng
dụng
 FTP : TCP socket
 POP3: TCP socket
 DNS: UDP socket
 Số cổng: chọn cổng của dịch vụ tương ứng
 FTP: 21
 POP3: 110
 Địa chỉ IP: lấy từ hostname của server hoặc địa
chỉ IP dạng thập phân
 hostname: ftp.nuce.edu.vn
 Địa chỉ IP: 220.231.122.114
Có 2 cách lấy địa chỉ IP
 Nếu biết hostname, ví dụ: ftp.nuce.edu.vn
 Sử dụng hàm API gethostbyname để lấy thông tin
về trạm server qua hostname
 Thông tin hàm trả về là cấu trúc hostent
 Thông qua trường h_addr_list có thể lấy địa chỉ IP
dạng 4-byte
 Nếu biết địa chỉ IP dạng thập phân, ví dụ :
“220.231.122.114”
 Sử dụng hàm API inet_addr để chuyển đổi thành
địa chỉ IP dạng số 32 bit

Cách lấy số cổng
 Nếu biết số cổng trực tiếp, ví dụ 80, 7 hoặc 21
 Sử dụng hàm htons để biến đổi số cổng sang dạng
NBO

 Nếu chỉ nhớ tên dịch vụ, ví dụ HTTP, ECHO, FTP
 Sử dụng hàm API getservbyname để truy vấn
thông tin dịch vụ từ tên dịch vụ


Sử dụng cấu trúc địa chỉ socket
 Địa chỉ socket được lưu trong cấu trúc dữ liệu
struct sockaddr_in
 Chương trình cần khai báo một biến kiểu struct
sockaddr_in và gán giá trị cổng, địa chỉ IP vừa lấy
được cho các trường dữ liệu tương ứng






struct sockaddr_in sin; // biến cấu trúc địa chỉ socket
memset(&sin, 0, sizeof(sin));
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_addr.s_addr = server_addr.s_addr; //gán địa chỉ IP
sin.sin_port = server_port; // gán số cổng
Bước 2: Tạo local socket tại
Client
 Mỗi socket được tham chiếu bởi một biến kiểu

SOCKET
 Sử dụng hàm API socket để tạo 1 socket mới


 PF_INET: họ giao thức TCP/IP
 sock_type = SOCK_STREAM nếu tạo TCP socket
 sock_type = SOCK_DGRAM nếu tạo UDP socket

SOCKET s = socket(PF_INET, sock_type, 0);
Tiếp…
 Nếu thành công, hàm socket trả về một giá trị
kiểu SOCKET
 Nếu không thành công, hàm trả về giá trị hằng
INVALID_SOCKET

Bước 3: Kết nối đến remote
socket tại Server
 Gọi hàm API connect và truyền tham số cần thiết
để kết nối với socket tại server






 Nếu giá trị trả về ret == SOCKET_ERROR 
không kết nối được, ngược lại là kết nối thành
công

int ret = connect(s, (struct sockaddr*) &sin, sizeof(sin));

if(ret==SOCKET_ERROR)
errexit(GetLastError(), "Khong ket noi duoc voi server: %s,
%s", host, service);
s: biến local socket vừa tạo
sin : biến cấu trúc địa chỉ socket của server

Chú ý
 Có nhiều khả năng xảy ra lỗi khi kết nối
 Server không trả lời
 Server từ chối kết nối
 Time out do trễ truyền dữ liệu
 …
 Khi lập trình mạng, cần chú ý kiểm tra kết quả gọi
hàm SOCKET API để biết thao tác thực hiện có
thành công hay không
 Nếu không kiểm tra mà vẫn tiếp tục các thao tác
tiếp theo sẽ dẫn đến lỗi chương trình
Bước 4: Client tương tác với Server
 Client gửi bản tin yêu cầu bằng cách
 Tạo nội dung bản tin và đưa bản tin vào vùng đệm
buffer (bộ nhớ)
 Gọi hàm API send để gửi bản tin qua socket


 Client nhận bản tin phản hồi từ server
 Chuẩn bị vùng đệm buffer sẽ nhận nội dung bản tin
 Gọi hàm API recv để đọc dữ liệu từ socket vào
buffer
int byte_send = send(s, buffer, msg_length, 0);
int byte_recv = recv(s, buffer, sizeof(buffer), 0);

Hàm send và recv
 Nếu gửi dữ liệu thành công, hàm trả về số byte
dữ liệu đã gửi
 Ngược lại, hàm trả về giá trị SOCKET_ERROR
 Để tìm nguyên nhân gây lỗi, gọi hàm
GetLastError()
 Tương tự, hàm recv trả về số byte nhận được,
nếu thành công, trả về SOCKET_ERROR nếu
gặp lỗi
Chuẩn bị vùng đệm buffer
 Vùng đệm có thể khai báo dưới dạng mảng kiểu
char
char buffer[512]; // vùng đêm 512 bytes
 Chú ý tránh tràn vùng đệm gây lỗi chương trình
khi gọi hàm recv nhiều lần

Bước 5: Đóng kết nối
 Sau khi kết thúc gửi/nhận các bản, client có thể
đóng kết nối
 Gọi hàm API closesocket
closesocket(s)