局域網(wǎng)內(nèi)即時通訊系統(tǒng)的設(shè)計

【摘要】即時通訊系統(tǒng)（IM）作為一種通訊手段，提供方便快捷的交流方式，通過網(wǎng)絡(luò)進行在線文字交談，文件傳輸、語音對話及進行視頻會議等。本文主要研究的是基于TCP協(xié)議，利用Socket網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)，采用C#面向?qū)ο缶幊汤砟顚崿F(xiàn)的即時通訊系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)合C/S模式與P2P模式的優(yōu)點，采用二者混合的模式作為總體的設(shè)計模式，服務(wù)器端主要處理與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的客戶請求，客戶端與其他客戶端進行連接通訊，無需服務(wù)器中轉(zhuǎn)，減輕服務(wù)器端負擔，提高信息傳遞的實時性和高效性。系統(tǒng)實現(xiàn)申請帳戶、驗證登陸、即時聊天、用戶管理，好友添加、文件傳輸、聊天記錄查詢等功能，并使用Visual C#強大的界面處理能力，提供友好的服務(wù)器和客戶端操作界面。

【關(guān)鍵詞】即時通訊TCP SocketC/SP2P

一、背景與研究目的

隨著全球信息化進程與網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，龐大的用戶群影響網(wǎng)絡(luò)性能、信息阻塞，而MSN、QQ等即時通訊軟件嚴重依賴良好的Internet網(wǎng)絡(luò)接入條件。而且一些單位企業(yè)，特別是政府機構(gòu)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和Internet的接入受到嚴格的限制條件約束，通訊端口關(guān)閉或使用網(wǎng)匣來實現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)的特定服務(wù)之間的數(shù)據(jù)交換。為解決這些矛盾，更高效的完成局域網(wǎng)內(nèi)協(xié)同合作，局域網(wǎng)即時通訊系統(tǒng)的研究顯得非常重要。

二、系統(tǒng)需求分析

1、系統(tǒng)實現(xiàn)目標

局域網(wǎng)內(nèi)即時通訊系統(tǒng)要完成局域網(wǎng)內(nèi)用戶的協(xié)同工作，保證交流的實時性和信息傳遞的準確高效性，方便用戶溝通。（1）實現(xiàn)即時通訊的基本功能：即時消息傳送、文件傳輸、好友管理、個人資料管理、語音視頻聊天等。為用戶提供最基本的通訊功能，并提供一個友好的操作界面。（2）保證信息傳遞的高效性。適應(yīng)局域網(wǎng)通訊的特點，保證信息在局域網(wǎng)內(nèi)傳遞的高效、穩(wěn)定、正確。（3）考慮C/S模式下服務(wù)器負荷問題。減輕服務(wù)器負擔，保證服務(wù)器穩(wěn)定工作。（4）系統(tǒng)具有擴展性。用戶的需求隨著應(yīng)用的深入而不斷變化，具有良好的可擴展性，便于二次開發(fā)。

2、系統(tǒng)組成

系統(tǒng)以Visual Studio為開發(fā)環(huán)境，C#為編程語言，SQL Server為數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，采用C/S模式和P2P模式相混合的模式，由IM客戶端、IM服務(wù)器端兩部分組成。服務(wù)器端通過操作數(shù)據(jù)庫處理客戶端的各種不同請求，客戶端根據(jù)本地資源或服務(wù)器返回的信息完成用戶操作。在設(shè)計和實現(xiàn)系統(tǒng)各功能模塊時，利用Socket網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)，使用Socket套接字助手完成客戶機與服務(wù)器、客戶機與客戶機之間的通信，通信時采用TCP協(xié)議，保證數(shù)據(jù)可靠穩(wěn)定傳輸。

3、系統(tǒng)的基本功能

（1）服務(wù)器端功能?？蛻舳丝梢韵蚍?wù)器發(fā)出13種不同的請求：請求注冊、請求登陸驗證、請求在線好友列表、請求添加好友、通知服務(wù)器添加好友成功、請求刪除好友、根據(jù)ID或昵稱請求某用戶信息、請求修改個人資料、請求所有在線用戶列表、請求更改個人狀態(tài)、請求所有好友列表、通知服務(wù)器自己的IP和端口、通知服務(wù)器自己退出。服務(wù)器根據(jù)請求命令的不同，給予不同的處理，這些處理通過操作數(shù)據(jù)庫，更新、提取相關(guān)信息來實現(xiàn)。

（2）客戶端功能。客戶端提供友好的用戶使用界面，用戶通過服務(wù)器的登陸驗證后進入即時通訊主界面，通過具體操作，實現(xiàn)與好友即時聊天，根據(jù)ID或昵稱查找其他用戶，查找所有在先線用戶，添加好友，刪除好友，查看聊天記錄、給好友傳送文件、修改個人信息等。另外，在用戶進入主界面的同時，啟動偵聽線程，用于偵聽連入本機的連接請求。請求包括好友上下線通知、即時聊天請求、加為好友請求、文件傳輸請求、同意加為好友請求，用戶修改個人信息請求。

三、系統(tǒng)框架設(shè)計

1、服務(wù)器端設(shè)計。啟動服務(wù)器，使服務(wù)器的偵聽端口處于偵聽狀態(tài)。當偵聽到用戶接入時，接受連接，生成處理該連接的Socket，接受連接傳入的請求，創(chuàng)建新線程，接收并解析用戶傳來的數(shù)據(jù)，獲取請求命令并做出相應(yīng)的處理，通過socket將處理結(jié)果返回給客戶端。服務(wù)器偵聽連接，接收來自客戶端的請求命令，根據(jù)命令請求的不同給予相應(yīng)的處理。

2、客戶端設(shè)計?？蛻舳说脑O(shè)計分為：注冊模塊、登陸模塊、即時聊天模塊、文件傳輸模塊、用戶管理模塊、添加好友模塊、偵聽模塊、定時刷新模塊等。

注冊模塊：負責新用戶的注冊處理。進入注冊模塊后，輸入個人信息，提交給服務(wù)器。服務(wù)器接收請求處理后，返回一個用戶ID，用戶可以憑借該ID進入即時通訊主界面。

登陸模塊：對試圖進入系統(tǒng)的用戶進行權(quán)限驗證。輸入用戶ID，密碼及服務(wù)器IP，根據(jù)輸入的信息，連接服務(wù)器請求登陸，服務(wù)器根據(jù)提交的數(shù)據(jù)進行處理并將結(jié)果返回給客戶端。若通過了驗證，客戶端將服務(wù)器IP，個人IP及端口以及相關(guān)信息存入以uid命名的文件夾中?？蛻舳税炎约旱腎P和端口發(fā)送給服務(wù)器并請求在線好友列表，若文件夾uid中沒有好友列表信息，則向服務(wù)器請求好友列表信息并將返回的信息全部放入uid文件夾的相關(guān)文件中。當向在線好友發(fā)送上線的消息后，系統(tǒng)進入主界面。若未通過驗證，客戶端會提示用戶錯誤信息，如用戶名不存在、密碼錯誤、無法連接服務(wù)器等。

偵聽模塊：該模塊相當于后臺處理。在即時通訊主界面載入同時，客戶端會創(chuàng)建并啟動偵聽線程。

添加好友模塊：可添加好友到自己的好友列表。選擇主界面的“查詢”，在彈出的窗口中可選擇“精確查找”或者“看誰在線上”兩種查找方式。選擇精確查找，輸入所要查找的用戶ID或者昵稱，向服務(wù)器提交相關(guān)信息后，客戶端會顯示查找的結(jié)果；選擇“看誰在線上”，服務(wù)器會返回所有在線用戶的列表（不包含自己）。在查詢返回的結(jié)果列表里，可添加選中的某用戶為好友，客戶端將根據(jù)服務(wù)器返回的該用戶的IP和端口信息直接向該選中用戶發(fā)出添加好友的請求。

用戶管理模塊：可修改個人信息、刪除好友、查看聊天記錄等，個人信息修改后將本地客戶端和遠程服務(wù)器端的相關(guān)信息都修改。用戶想與某好友解除好友關(guān)系，可以選擇該好友節(jié)點進行刪除。

即時聊天模塊：建立好友聊天，可雙擊好友節(jié)點，打開或激活聊天窗口。在聊天窗體載入前，客戶端會在存儲好友信息的文件中讀取該好友的信息，并在在線好友列表文件中檢查該好友是否在線，若好友在線，記錄該好友的IP和端口。當用戶在信息窗口輸入消息，點擊發(fā)送時，客戶端將消息發(fā)送給好友，好友接收到消息后，會將收到的信息顯示在聊天窗口中。若好友不在線，提示好友不在線，此時所發(fā)信息都將直接傳給服務(wù)器暫存，等好友上線，轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)好友。

文件傳輸模塊：包括文件發(fā)送和文件接收。聊天時，選擇“文件傳輸”，在文件選擇窗口選擇要發(fā)送的文件，將文件打包成字節(jié)流后發(fā)送給對方。接收方收到文件傳輸請求后，建立連接，接收該連接傳送來的數(shù)據(jù)，然后解析數(shù)據(jù)內(nèi)容，將其存盤。

定時刷新模塊：客戶端可能因為某些原因（如斷電，系統(tǒng)重啟）引起不正常關(guān)閉，而本地數(shù)據(jù)文件并沒有及時地保存相關(guān)數(shù)據(jù)，此時需客戶端定時向服務(wù)器端請求部分數(shù)據(jù)以更新本地文件及相關(guān)界面顯示。

四、結(jié)束語

即時通訊系提供了一種方便快捷的交流方式，成為語音及文本的在線實時通信的主要技術(shù)，是移動商務(wù)、在線協(xié)作及Internet應(yīng)用的核心，同時也繼承IP技術(shù)的開放風格，扮演比電子郵件更為重要的角色，即時通訊系統(tǒng)的研究與開發(fā)也將會吸引越來越多的軟件開發(fā)者參與研究。