基于Websocket的局域网聊天系统

1.1 研究背景及意义

本项目所对应领域的研究背景及意义[1]。新冠肺炎局域网通信发生以来，大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术加速与交通、局域网通信、教育、金融等领域深度融合，让局域网通信防控的组织和执行更加高效，成为战“疫”的强有力武器。从局域网通信信息统计分析，到流动人员健康监测、确诊病例追踪，再到局域网通信态势研判、预测，大数据技术助力筑牢局域网通信防控网，为科学防控、复工复产、民生保障等提供了有力支撑。

局域网是有限的地理范围内将大量计算机及各种其它设备互连以实现数据传输和资源共享的计算机网络。社会对信息资源的广泛需求及计算机技术的广泛普及，促进了局域网技术的迅猛发展。在当今的计算机网络技术中，局域网技术已经占据了十分重要的地位。局域网的计算机网络联系的地区范围通常不大，例如说在一座办公大楼中，一个工矿企业的一群建筑物和现场中，或者一所大学的中，其范围在几公里或十几公里以内。局域网就是在小范围内将各种数据通信设备互连起来，进行数据通信和资源共享的计算机网络。

局域网在严格意义上是封闭的，即物理上是与外部网络隔绝的。通常在局域网内会部署各种采用b/s架构(browser/server，浏览器/服务器模式)的各种系统，如企业内网系统，信息管理系统，办公自动化系统等。服务器提供web服务，局域网内的其他节点通过客户端浏览器进行访问。传统上在客户端在访问服务器时，对客户端的验证采用账号密码的方式，存在着比较大的安全隐患：一方面账号密码有可能泄漏和被破解，一旦账号密码泄漏，那么就可以通过任意客户端访问服务器，导致信息和数据被盗取；另一方面局域网虽然采用物理隔绝的方式，通过外部网络不能访问局域网内服务器，但是未经验证的客户端仍有可能接入局域网，对服务器进行攻击和数据盗取。

1.2 国内外研究现状

本项目所对应领域的国外/国内研究现状[2]。

（1）国外现状

Facebook Messenger：属于Facebook旗下的即时通讯服务，可以在手机端和网页端使用，提供了好友聊天、群组聊天、语音、视频、表情等功能。 2. WhatsApp：世界上最大的即时通讯软件之一，可以在手机端和网页端使用，提供了好友聊天、群组聊天、语音、视频、表情等功能。 3. Telegram：一款安全、高速、简洁的即时通讯软件，可以在手机端、电脑端和网页端使用，提供了好友聊天、群组聊天、频道订阅、机器人等功能。总的来说，基于web的好友聊天系统在国内外的应用非常广泛，不管是用于个人还是企业办公场景，都提供了许多丰富的功能。

（2）国内现状

微信：中国最大的即时通讯软件，可以在手机端、电脑端和网页端使用，提供了好友聊天、朋友圈分享、公众号订阅等功能。 QQ：中国最早的即时通讯软件，也可以在手机端、电脑端和网页端使用，提供了好友聊天、群组聊天、游戏等功能。钉钉：一款专注于企业办公场景的即时通讯软件，可以在手机端、电脑端和网页端使用。

2 项目概述

2.1 项目背景

在信息化发达的社会背景下，局域网通信的需求与日俱增。本文采用局域网实现即时通信软件设计，设计出的系统应使用/S模型作为局域网与服务器间的连接架构，将系统与网络通信底层分开。从软件系统结构组成上来看，系统由客户端、服务器端、数据库等部分构成。不同于一般的通讯软件，该种软件采用局域网，各局域网中包含的电脑拥有固定IP，无需验证即可输入。而服务器端为软件核心，能够为用户提供客户端连接处理、发送数据信息等服务，并通过用户扫描完成用户IP读取，并在窗口中进行数据显示[1]。软件数据库能够实现高语义表达，以展现用户不同需求。此外，软件设计需完成界面设计，以满足人机交互需求。

2.2 项目可行性分析

项目可行性分析主要包含经济可行性、技术可行性等。

经济可行性方面：系统主要由作者自己开发，服务器就用自己的电脑，开发工具和技术我都采用市场上比较流行的免费开源工具和技术，基本没有经济成本。系统可部署在云服务器或者一般电脑，不会花费太多的金钱成本。

技术可行性方面：系统的开发语言采用Java，技术架构包含前端架构、后台架构。系统使用Java语言进行开发。本文系统采用Vue.js的开源前端框架，系统后端使用SpringBoot的Mvc模式的框架，数据库映射层采用MyBatis, 分布式数据库选择Redis3.5，底层数据库选择MySQL5.7。以上的技术我已经基本掌握，不存在技术风险。

2.3 相关技术、工具简介

2.3.1 SpringBoot框架技术

SpringBoot其实也是基于Mvc模式的框架，它简化了很多配置，比如Sring配置、Mybatis配置、Redis组件配置，直接将各类组件整合在一起，很大程度上提高了开发效率。

2.3.2 Mybatis框架技术

Mybatis是一款优秀的持久层框架，通过Mybatis的mapper文件，我们可以编写数据库执行语句操作数据库，它支持复杂的关联查询和模糊匹配，它非常方便，开发效率也挺高。

2.3.3 Vue框架技术

Vue是一套用于构建用户界面的渐进式框架，自底层向上应用，Vue的核心库只关注视图层，容易入门，可以和第三方库或者已有的项目进行整合，可以做复杂的单页应用。简单的说，vue是一套前端的开发框架，vue是目前三大主流的框架之一，其他两个框架是:React、Angular。

2.3.3 Eclipse开发工具

Eclipse不仅是开发框架也是IDE，它开源免费，非常适合学生群体使用，也不会存在版权纠纷，同时支持Maven，可以直接通过Maven项目形式导入Eclipse开发工具中。

2.3.4 Dbeaver数据库可视化工具

Dbeaver是一种功能强大的数据库可视化开发和设计工具，它可以很直观反应数据库表直接的关系，可以快速生成E-R图，方便我们理解数据库的表关系，本文用Dbeaver作为Mysql数据库的可视化工具。

2.3.5 Mysql5.7数据库

Mysql5.7版本进一步提高了数据库的性能和数据库函数，可以快速开发相关的数据库表和函数、自定义视图和存储过程，方便我们学生使用，同时也免费。

2.3.6 SSL局域网通信协议

握手协议：这个协议负责被子用于客户机和服务器之间会话的加密参数。当一个SSL客户机和服务器第一次开始通信时，它们在一个协议版本上达成一致，选择加密算法和认证方式，并使用公钥技术来生成共享密钥。
（2）记录协议：这个协议用于交换应用数据。应用程序消息被分割成可管理的数据块，还可以压缩，并产生一个MAC（消息认证代码），然后结果被加密并传输。接受方接受数据并对它解密，校验MAC，解压并重新组合，把结果提供给应用程序协议。

（3）警告协议：这个协议用于每时示在什么时候发生了错误或两个主机之间的会话在什么时候终止。

3 项目需求分析

3.1 角色分析

本设计项目存在两种角色，本系统分为管理员和用户角色。

3.3 功能需求分析

主要内容：这是一个完成用户日常数据管理局域网通信以及管理员管理局域网通信信息的系统，具有较高的实用性与操作性。

首先确定系统有用户角色。

主要的功能模块有：

1）登陆功能：首先用户点击登陆，验证成功后跳转至下一个的页面，若密码错误或是用户名错误则跳转失败，弹出报错提示。

2）注册功能：首先用户点击注册，输入用户名、密码、确认密码等信息注册。

3）好友添加：首先点击添加好友，输入昵称进行查询，查询到结果之后，点击保存添加，完成对好友的添加。

4）好友列表功能：通过设计查询好友列表接口，查询我的好友列表。

5）在线聊天功能：针对已经添加的好友，可以进行在线聊天。

语音聊天功能：添加好友之后，可以点击语音录音完成语音录制，然后点击发送按钮发送语音文件进行在线交流。
7）个人信息修改功能：点击设置按钮，对个人的昵称、姓名、性别、个性签名、头像等信息进行修改。

以下是效果图：

系统文字聊天界面设计如下：

（3）系统发送语音消息界面设计如下：

（4）系统发送图片消息界面设计如下：

总结：

基于Websocket的局域网聊天管理系统是一套基于大数据技术，SpringBoot框架、以MySQL为底层数据库，Mybaits数据库映射框架、Laui作为前端框架的系统。完成了对局域网通信数据管理系统的需求分析、功能模块实现的划分、大数据Spark的框架搭建、数据库关系分析与设计以及编码的实现。

基于SSL的局域网聊天管理系统前台主要功能有登录功能、添加好友功能、好友列表、在线聊天、语音聊天、在线发送文件等。

该系统从需求分析，到功能需求设计，代码的编写和测试都由自己全程参与，觉得自己从中收获了许多。

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