基于安卓设备Ad hoc数据传输APP的设计与实现

论文总字数：30702字

摘 要

Ad hoc网络具有灵活、快捷的特点，移动节点之间的数据的无线传输可以通过临时网络在恶劣环境中或网络设施未预安装的地方得到支持。在经济效益和社会效益的巨大潜力之下，Ad hoc已经成为新的研究热点。

本文介绍了通过蓝牙进行自动安全免密匹配和文件传输系统的设计研究过程。根据软件开发的思想、按照需求分析，模块设计、代码编写，应用与测试这几个步骤，完成基于安卓设备Ad hoc数据传输APP的设计与实现。整篇论文主要做了以下几个工作：

(1)通过对Android蓝牙API的研究与分析，实现两部智能手机通过APP快速搜索到周围的可连接设备，并进行快速免密匹配，另外通过对广播的拦截实现后台静默匹配的功能。

(2)在设备的连接过程中，利用了Socket技术，采用了三次握手的方式建立连接，四次挥手的方式断开连接。在安全连接之后，可以进行数据的通信。为了更好地实现数据交换，自主设计了数据的封装格式，并使用停等协议保证了数据传输的可靠性。

(3)利用SQLite数据库记录本机发送的历史文件，记录内容包括文件的名字、本机地址和字节流长度。

最后对于整个系统功能及性能的测试结果表明，该程序基本完成了预期的目标，能够通过APP搜索到附近的支持蓝牙的设备，进行免密匹配连接，并可以双线程同时安全可靠地发送文件。

关键词：蓝牙；自动匹配；设备连接；文件传输

Abstract

Ad hoc network has the characteristics of flexible and quick. It supports wireless transmission of data, voice, image, and graphics services between mobile nodes where it is not convenient to lay the network facilities in advance or where the environment is harsh by the ways of temporary network. Ad hoc has become a new research hotspot.

This paper discusses the technology of Bluetooth used in automatic matching, file transferring on mobile devices, in accordance with the software engineering's life cycle. The following are the main features of the paper:

1) Through the research and analysis of the android Bluetooth API, to realize quick and free matching through the APP between two smart phones, and the backstage matching through the interrupt of the broadcast.

2) Using the Socket technology, to establish the connection securely by triple handshake and four waves, and then to conduct the data interaction by stop-and-wait protocol for the reliability and integrity of data transmission.

3) to use the small database of SQLite on Android to record the history files sent by the machine. Records include the name of the file, the local address and the length of the byte stream.

The results of the final tests show that the program has completed the intended goal to achieve the function of automatic matching and file transferring.

Keyword: Bluetooth technology; Automatic matching; Device Connection; File transfer;

目录

摘要 3

目录 5

第一章 绪论 1

1.1 论文背景和意义 1

1.2 研究现状 2

1.3 主要工作 3

1.4 本文结构 3

第二章 开发环境与技术概述 5

2.1 Android概述 5

2.2 蓝牙概述 6

2.3 本章小结 6

第三章 系统需求分析 7

3.1 系统流程分析 7

3.2 系统功能需求分析 7

3.2.1 设备连接 7

3.2.2 文件传输 8

3.2.3 传输历史 8

3.3 系统非功能需求分析 9

3.3.1 运行环境 9

3.3.2 可扩展性 9

3.3.3 鲁棒性 9

3.4 本章小结 9

第四章 系统概要设计 10

4.1 系统架构设计 10

4.2功能模块设计 10

4.2.1 用户界面模块 10

4.2.2 设备连接模块设计 12

4.2.3 文件传输模块设计 14

4.2.4 传输历史模块设计 15

4.3 本章小结 15

第五章 系统详细设计及实现 16

5.1 用户界面的实现 16

5.2 设备连接模块实现 17

5.3 文件传输模块实现 19

5.4 传输历史模块实现 22

5.5 本章小结 23

第六章 应用与测试 24

6.1 设备之间快速连接测试 24

6.2 文件传输测试 25

6.3 文件传输历史测试 32

6.4 本章小结 32

第七章 论文总结与未来工作展望 33

7.1 论文总结 33

7.2 未来工作展望 33

致 谢 34

参考文献 35

绪论

论文背景和意义

Ad hoc无线网络也称为移动自组织网络，或多跳网络，分组无线网是移动自组织网络的前身^[1]。与有线网络不同的是，它不需要中央控制器或者有线网络的基础设施的支持。在军事方面的通信需求是分组无线网络研究的源头，并且研究历史已经长达20多年。1972年，为了能够将该技术更好地运用在恶劣的战争环境下，美国开展了分组无线网项目。这种具有对等特点的无线移动网络被IEEE802.11标准委员会命名为“Ad hoc网络”。为了能够适应战场快速变化的环境，支持更大规模的网络，美国在1993年开展了新的研究项目。1年后，美国又深入地进行了研究和发掘，在现有的技术层面上，重点研究对毁灭抵抗程度较高，生存性较强，并可以快速展开的移动信息系统^[2]。

因为Ad hoc网络不需要固定的基础设施，所以它有非常高的移动可塑性，所受到的移动约束较小，能够非常迅速地布置出一个局域网。它的网络节点除了具备了普通的移动设备所需求的功能以外，还拥有报文转发的能力，所以相较于有线网络或者普通的移动网络而言，它有着能够适应时代需求的优点：首先，Ad hoc网络是没有中心节点的，在它的网络结构中，所有的节点都是平等的，没有高低之分。所有节点都可以在任意时刻选择加入或者离开当前的网络^[3]，而不会使得该网络瘫痪，哪怕其中的节点出现了问题，无法正常工作时，整个网络也依然可以维持原有的运行状态，这正证明了Ad hoc网络抵抗毁灭性的能力非常突出。另外，Ad hoc网络可以组成独立的网络，因为它不依靠于预设的网络设施，所以只要节点开始正常工作之后，它就可以通过分布式算法或者分层协议等自动地连接组合，形成一个网络^[4]。当然，我们知道Ad hoc网络的覆盖范围是比较小的，它是一个较为典型的短距离的一个局域网，所以如果我们需要跟在可通信范围外的节点进行数据交换的时候，我们就需要借助第三方的节点进行通信。如果拿买卖房产做一个形象地比喻的话，那么两个想要通信的节点就如同购房者和卖房者，而借助的节点就如同房产中介。与固定网络最大的不同，就是在移动自组织网络中，每一个节点都可能成为“房产中介”，根据需求，竞争上岗，而固定网络中则都已经分配好了各自的任务，每个节点只能按自己完成预设的任务^[5]。最后，Ad hoc网络是一个不需要依靠于基础设施的动态网络，它的移动性非常的好，基本上不受到其他事物的限制，并且可以随时地进入或离开工作状态，这就造成了移动自组织网络的网络拓扑结构在不断地变化^[6]，因为它无法准确地获知在某一时刻，有多少节点在什么位置加入该网络，又有多少节点离开该网络。

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