基于Socket網(wǎng)絡(luò)編程的遠程物流防偽系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集終端與遠程服務(wù)器即時通信的需求，提出了一種基于Socket網(wǎng)絡(luò)編程的遠程物流防偽系統(tǒng)。該系統(tǒng)在Visual Stud io結(jié)合SQL Server的開發(fā)平臺下，采用Socket套接字以及GPRS無線通信的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集終端對遠程服務(wù)器的查詢功能。運行結(jié)果表明：該系統(tǒng)具有操作方便、使用成本低和安裝容易等多項優(yōu)點。在商品物流中，用戶能快速、及時查詢到商品的物流信息以及真?zhèn)涡畔?，該系統(tǒng)對企業(yè)物流跟蹤有著重要的意義。
關(guān)鍵詞：Socket；Visual Studio；物流；遠程服務(wù)器

    隨著當(dāng)今社會的發(fā)展，假冒偽劣產(chǎn)品屢禁不止，甚至還有進一步蔓延之勢，假冒偽劣產(chǎn)品的數(shù)量和范圍也呈擴大趨勢。因此，在商品物流中加大查詢力度，以實現(xiàn)商品的實時跟蹤已勢在必然。
    隨著電子及自動化的飛速發(fā)展，擁有GPRS無線采集模塊功能的智能采集器已隨處可見，很多用戶已經(jīng)開始陸續(xù)使用智能采集器收集產(chǎn)品條碼信息。雖然智能采集終端本身有自帶的GPRS無線傳輸系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)只是提供實際用戶一個功能的擴展，其功能不夠完善，并不能滿足所有用戶的實際需要，這使得智能采集終端不能充分發(fā)揮其智能化。因此筆者提出了利用socket網(wǎng)絡(luò)編程來實現(xiàn)遠程物流真?zhèn)尾樵兿到y(tǒng)。
    筆者充分針對用戶需求，利用socket網(wǎng)絡(luò)編程和智能采集終端的GPRS無線傳輸功能，開發(fā)出滿足用戶需要的遠程物流防偽系統(tǒng)。用戶只需要下載該系統(tǒng)，通過簡便、美觀的操作界面，便可實現(xiàn)智能采集終端的即時查詢功能，有效地實現(xiàn)了商品信息的防偽查詢以及即時跟蹤物流信息等功能。

1 總體設(shè)計
    該遠程物流查詢系統(tǒng)流程圖如圖1所示。當(dāng)移動終端采集器掃描完產(chǎn)品上附帶的編碼信息后，通過socket套接字所指定服務(wù)器的IP及端口和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將采集的編碼信息發(fā)送給遠程的服務(wù)器端。遠程服務(wù)器端通過檢索其數(shù)據(jù)庫，將該商品相應(yīng)的查詢相關(guān)信息返回給采集終端。最終在采集終端將該商品的相應(yīng)信息顯示出來，這樣便實現(xiàn)了采集終端對商品的即時查詢功能。

2 系統(tǒng)環(huán)境
2．1 軟件開發(fā)環(huán)境
    本系統(tǒng)是在Visual Studio 2010結(jié)合SQL Server 2008的環(huán)境下開發(fā)而成，所選用的開發(fā)語言是由微軟公司開發(fā)的visual basic語言以及功能強大的SQL語言。
    通過Visual Studio 2010框架，能夠提供對SQL Server2008的高效訪問，從而為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)提供支撐。Microsoft Visual Studio 2010通過整合的開發(fā)環(huán)境，讓軟件開發(fā)人員以熟悉技術(shù)及工具一致的開發(fā)方式，創(chuàng)建各個應(yīng)用平臺。從模型及構(gòu)架設(shè)計、程序的撰寫及管理、查錯、測試到部署，所有的工作一氣呵成，這些工作都在Visual studio 2010中完成。
2．2 智能采集器的GPRS無線采集模塊
    目前市場上大多數(shù)采集器都已具備了GPRS無線采集模塊的功能。該系統(tǒng)所采用的采集器為新大陸科技集團生產(chǎn)的PT980系列產(chǎn)品，其GPRS無線采集模塊如圖2所示。該模塊支持TCP／UDP兩種通信協(xié)議；具有RS485和RS232的通信功能，通過485接口或232接口能方便地采集總線上掛接的各種儀器數(shù)據(jù)；具有4路開關(guān)量輸入和4路開關(guān)量輸出功能；擁有IM字節(jié)不掉電數(shù)據(jù)保存空間，主要用于存儲采集到的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)；擁有高精度的模擬量采集；具有通過移動電話(手機)短信下載通信參數(shù)功能，例如通信中用到的IP地址等等；具有透明數(shù)據(jù)傳輸功能；具有支持動態(tài)域名解析功能，節(jié)約了采用固定IP所帶來的昂貴費用；具有商店自動重新連接功能，適合遠距離無人值守環(huán)境。

2．3 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
    本系統(tǒng)所采用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為GPRS無線網(wǎng)絡(luò)。GPRS是一種采用分組交換模式傳輸數(shù)據(jù)及信令的高效率方式。它克服了電路交換型數(shù)據(jù)傳輸速率低、資源利用率差的缺陷。利用GPRS進行數(shù)據(jù)傳輸具有資源共享、頻率利用率高、數(shù)據(jù)雙向通信傳輸率高、接入時間短、永遠在線等優(yōu)點。智能采集器可通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將商品條碼信息發(fā)送給遠程服務(wù)器。在本系統(tǒng)中，遠程服務(wù)器可同時監(jiān)聽處理多臺智能采集器終端同時發(fā)送產(chǎn)品編碼信息。

3 Socket網(wǎng)絡(luò)編程
    Socket是TCP／IP的編程接口，提供了大量的系統(tǒng)調(diào)用構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)程序的主體，是標準的C／S模式編程。在操作系統(tǒng)中，它屬于文件系統(tǒng)的一部分，網(wǎng)絡(luò)通信可以被看作是對文件的讀取，使得我們對網(wǎng)絡(luò)的控制和對文件的控制一樣方便。ServerSocket用于服務(wù)器端，而Soc ket是建立網(wǎng)絡(luò)連接時使用的。在連接成功時，應(yīng)用程序兩端都會產(chǎn)生一個Socket實例，通過操作這個實例，完成所需的會話。對于一個網(wǎng)絡(luò)連接來說，套接字是平等的，并沒有差別，不因為在服務(wù)器端或在客戶端而產(chǎn)生不同級別。不管是Socket還是Serversecket，它們的工作都是通過SecketImpl類及其子類完成。
    Socket提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，分別為TCP和UDP協(xié)議；TCP(傳輸控制協(xié)議)提供的是面向連接、可靠的字節(jié)流服務(wù)。當(dāng)客戶和服務(wù)器彼此交換數(shù)據(jù)前，必須先在雙方之間建立一個TCP連接，之后才能傳輸數(shù)據(jù)。TCP提供超時重發(fā)，丟棄重復(fù)數(shù)據(jù)，檢驗數(shù)據(jù)，流量控制等功
能，保證數(shù)據(jù)能從一端傳到另一端；UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)是一個簡單的面向數(shù)據(jù)報的運輸層協(xié)議。UDP不提供可靠性，它只是把應(yīng)用程序傳給IP層的數(shù)據(jù)報發(fā)送出去，但是并不能保證它們能到達目的地。由于UDP在傳輸數(shù)據(jù)報前不用在客戶和服務(wù)器之間建立一個連接，且沒有超時重發(fā)等機制，故而傳輸速度很快。因為TCP協(xié)議不但能保證數(shù)據(jù)的正確性而且保證數(shù)據(jù)順序正確，而UDP協(xié)議不能保證，所以TCP協(xié)議更符合本系統(tǒng)中傳輸采集終端所采集的編碼的要求，因此本系統(tǒng)采用TCP協(xié)議?；赥CP協(xié)議的通信流程圖如圖3所示。
    在該流程圖中，Socket()用于建立流式套接字；Bind()將套接字與本地地址相連；Listen()通知TCP，使服務(wù)器準備好接受連接；Accept()用于接收連接；Read()、Write()這兩個函數(shù)分別用于套接字上讀、寫數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)交換完；Close()用來關(guān)閉套接字；Connect()用于將套接字與遠地主機連接。其中，Connect()、Accept()、Read()、Write()函數(shù)等都有可能造成阻塞，阻塞模式是Socket的缺省方式。客戶端和服務(wù)器的連接有一個3次握手機制，即服務(wù)器調(diào)用Socket()、Bind()、Listen()完成初始化后，調(diào)用Accept()阻塞等待，處于監(jiān)聽端口的狀態(tài)。而客戶端調(diào)用Socket()初始化后，調(diào)用Connect()發(fā)出SYN段并阻塞等待服務(wù)器的應(yīng)答，服務(wù)器應(yīng)答一個SYN—ACK段，客戶端收到后從Con nect()返回，同時應(yīng)答一個ACK段，服務(wù)器收到后從Accept()返回。

4 代碼的設(shè)計
4．1 服務(wù)端
    在本系統(tǒng)中，一個服務(wù)端可能不只為一個智能采集終端提供服務(wù)。當(dāng)N(N為正整數(shù))臺智能采集終端發(fā)送請求時，服務(wù)端必須做出異步響應(yīng)，因此，一般在處理服務(wù)端的監(jiān)聽時會使用多線程的方法。正因使用了多線程的方法，控制顯示控件將接受到的字符顯示就必須使用委托的方法；而當(dāng)程序無法得知從另外一個線程來控制其他線程的合法性，會認為程序有錯誤，故系統(tǒng)中采用了Delegate類，該類用于派生委托類型，派生前需要明確派生的委托和需要委托的函數(shù)輸入值相匹配。
    該系統(tǒng)可監(jiān)聽最多100個同時的客戶端，通過與SQL查詢語句，可查詢出該產(chǎn)品的編碼、倉庫等信息。Socket套接字在筆者自定義的wait data()函數(shù)中實現(xiàn)，下面即給出了waitdata()函數(shù)的代碼，來講解整個Socket編程，其中部分代碼后面有詳細的注釋。查詢信息的代碼在筆者自己命名的Getdata()函數(shù)中實現(xiàn)，分別通過對數(shù)據(jù)庫中的防偽編碼表，產(chǎn)品信息表，倉庫信息表，入庫信息表，發(fā)貨信息表，供銷商信息表的綜合查詢，將查詢信息發(fā)送給采集終端，由于字數(shù)的限制，文中沒有給出Getdata()函數(shù)的代碼。


4．2 采集終端
    在客戶端，采用．NET提供的異常處理機制來實現(xiàn)Socket編程。異常處理機制為程序提供了錯誤處理的能力，在程序執(zhí)行代碼時，萬一發(fā)生了異常，程序會按照預(yù)定的處理辦法對異常進行處理，異常處理完成之后，程序繼續(xù)運行。當(dāng)采集器連接服務(wù)器失敗或者發(fā)送失敗時，系統(tǒng)會自動彈出錯誤提示，采集器端異常處理代碼如下：


5 系統(tǒng)的實現(xiàn)
5．1 采集終端運行結(jié)果
    運行結(jié)果如圖4所示。用戶可以自己輸入服務(wù)器的IP及端口，通過點擊“查詢”按鈕，將采集器掃描出的商品防偽編碼發(fā)送到相應(yīng)的服務(wù)器端；服務(wù)器端返回的查詢結(jié)果，在商品信息欄中顯示出來。

5．2 服務(wù)器端運行結(jié)果
    運行結(jié)果如圖5所示。點擊“開始監(jiān)聽”按鈕，可以監(jiān)聽各個采集器發(fā)送的商品防偽編碼信息，并將商品防偽編碼信息顯示出來，通過檢索后臺數(shù)據(jù)庫，將查詢結(jié)果發(fā)送給各個采集終端，每當(dāng)處理完一個商品防偽編碼后，該防偽編碼便從系統(tǒng)界面自動刪除；點擊“關(guān)閉監(jiān)聽”按鈕，可停止監(jiān)聽。

6 結(jié)論
    該遠程物流查詢系統(tǒng)充分利用了智能采集終端的GPRS功能，采用Socket網(wǎng)絡(luò)編程實現(xiàn)了遠程智能采集終端與服務(wù)器的即時通信功能。使得遠程智能采集器通過發(fā)送商品的防偽編碼信息，即時查詢該商品的真?zhèn)涡畔⒁约拔锪餍畔?。該系統(tǒng)已用于某防偽公司的物流查詢中進行測試，實踐應(yīng)用表明該系統(tǒng)具有操作簡便，成本低廉，性能穩(wěn)定等特點，達到了設(shè)計的要求。