UDP中使用connect

UDP协议中是否可以使用connect，.整理一下.

1:UDP中可以使用connect系统调用

2:UDP中connect操作与TCP中connect操作有着本质区别.TCP中调用connect会引起三次握手,client与server建立连结.UDP中调用connect内核仅仅把对端ip&port记录下来.

3:UDP中可以多次调用connect,TCP只能调用一次connect.

UDP多次调用connect有两种用途:

1,指定一个新的ip&port连结.

2,断开和之前的ip&port的连结.指定新连结,直接设置connect第二个参数即可.断开连结,需要将connect第二个参数中的sin_family设置成 AF_UNSPEC即可. 

4:UDP中使用connect可以提高效率.原因如下:

普通的UDP发送两个报文内核做了如下:#1:建立连结#2:发送报文#3:断开连结#4:建立连结#5:发送报文#6:断开连结

采用connect方式的UDP发送两个报文内核如下处理:#1:建立连结#2:发送报文#3:发送报文另外一点,每次发送报文内核都由可能要做路由查询.

5:采用connect的UDP发送接受报文可以调用send,write和recv,read操作.当然也可以调用sendto,recvfrom.调用sendto的时候第五个参数必须是NULL,第六个参数是0.调用recvfrom,recv,read系统调用只能获取到先前connect的ip&port发送的报文. 

UDP中使用connect的好处:

1:会提升效率.前面已经描述了.

2:高并发服务中会增加系统稳定性.原因:假设client A 通过非connect的UDP与server B,C通信.B,C提供相同服务.为了负载均衡,我们让A与B,C交替通信.A 与 B通信IPa:PORTa <----> IPb:PORTbA 与 C通信IPa:PORTa' <---->IPc:PORTc 

假设PORTa 与 PORTa'相同了(在大并发情况下会发生这种情况),那么就有可能出现A等待B的报文,却收到了C的报文.导致收报错误.解决方法内就是采用connect的UDP通信方式.在A中创建两个udp,然后分别connect到B,C.

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标准的udp客户端开了套接口后，一般使用sendto和recvfrom函数来发数据，最近看到ntpclient的代码里面是使用send函数直接法的，就分析了一下，原来udp发送数据有两种方法供大家选用的，顺便把udp的connect用法也就解释清楚了。
方法一： 
socket----->sendto()或recvfrom() 
方法二： 
socket----->connect()----->send()或recv()

首先从这里看出udp中也是可以使用connect的，但是这两种方法到底有什么区别呢？首先把这四个发送函数的定义列出来： 
int send(int s, const void *msg, size_t len, int flags); 
int sendto(int s, const void *msg, size_t len, int flags, 
const struct sockaddr *to, socklen_t tolen);

int recv(int s, void *buf, size_t len, int flags);
int  recvfrom(int  s, void *buf, size_t len, int flags, 
struct sockaddr *from,  socklen_t *fromlen);
从他们的定义可以看出，sendto和recvfrom在收发时指定地址，而send和recv则没有，那么他们的地址是在那里指定的呢，答案就在于connect.
int  connect(int  sockfd,  const  struct sockaddr *serv_addr, socklen_t
addrlen);
在udp编程中，如果你只往一个地址发送，那么你可以使用send和recv，在使用它们之前用connect把它们的目的地址指定一下就可以了。connect函数在udp中就是这个作用，用它来检测udp端口的是否开放是没有用的。下面是ntpclient中的代码
struct sockaddr_in sa_dest;
bzero((char *) sa_dest, sizeof(*sa_dest));
sa_dest->sin_family=AF_INET;
if(StuffNetAddr(&(sa_dest->sin_addr),host))
return 1;

sa_dest->sin_port=htons(port);

if (connect(usd,(struct sockaddr *)&sa_dest,sizeof(sa_dest))==-1)
{perror("connect");return 1;}

return 0;



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除非套接口已连接，否则异步错误是不会返回到UDP套接口的，我们确实可以给UDP套接口调用connect，然而这样做的结果却与TCP连接大相径庭：没有三路握手过程。

相反内核只是检查是否存在立即可知的错误(例如一个显然不可达的目的地)，记录对端的IP地址和端口号（取自传递给connect的套接口地址结构），然后立即返回到调用进程。

对于已连接UDP套接口，与缺省的未连接套接口相比，发生了三个变化：
1 我们再也不能给输出操作指定宿IP和端口号，也就是说我们不使用sendto，而改用write或send，写到已连接UDP套接口上的任何内容都自动发送到由connect指定的协议地址（例如IP地址和端口号）
2 我们不必使用recvfrom以获悉数据报的发送者，而改用read，recv或recvmsg，在一个已连接UDP套接口上由内核为输入操作返回的数据 报仅仅是那些来自connect所指定协议地址的数据报。目的地为这个已连接UDP套接口的本地协议地址，发源地却不是该套接口早先connect到的协 议地址的数据报，不会投递到该套接口。这样就限制了一个已连接UDP套接口而且仅能与一个对端交换数据报。
3 由已连接的UDP套接口引发的异步错误返回给他们所在的进程。

相反我们说过未连接UDP套接口不接收任何异步错误给一个UDP套接口多次调用connect拥有一个已连接UDP套接口的进程可以为下列2个目的之一：
a.指定新的IP地址和端口号； 
b.断开套接口 

第一个目的（即给一个已连接UDP套接口指定新的对端）不同于TCP套接口中connect的使用:对于TCP套接口，connect只能调用一次。

为了断开一个已connect的UDP套接口连接，我们再次调用connect时把套接口地址结构的地址簇成员（sin_family）设置为AF_UNSPEC。 
这么做可能返回一个EAFNOSUPPORT错误，不过没有关系。
使得套接口断开连接的是在已连接UDP套接口上调用connect的进程。

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有如下的一些好处：
1）选定了对端，内核只会将帮定对象的对端发来的数据报传给套接口，因此在一定环境下可以提升安全性；
2)会返回异步错误，如果对端没启动，默认情况下发送的包对应的ICMP回射包不会给调用进程，如果用了connect，嘿嘿
3）发送两个包间不要先断开再连接，提升了效率。


做个实验测试下吧

先弄个UDP回射服务器，把所有收到的数据报回射回去：
a@a-desktop:~/d/lab$ cat rollbackserver.cpp

  1 #include<iostream>  2 #include<stdlib.h>  3 #include<string.h>  4 #include<unistd.h>  5 #include<sys/socket.h>  6 #include<netinet/in.h>  7 #include<arpa/inet.h>  8 using namespace std;  9 int main() 10 { 11 int sockListener,nMsgLen; 12 char szBuf[1024]; 13 struct sockaddr_in addrListener; 14 socklen_t addrLen; 15 addrLen=sizeof(struct sockaddr_in); 16 bzero(&addrListener,sizeof(addrListener)); 17 addrListener.sin_family=AF_INET; 18 addrListener.sin_port=htons(8000); 19  20 if((sockListener=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1) 21 { 22 perror("error in getting a socket"); 23 exit(1); 24 } 25  26 if(bind(sockListener,(struct sockaddr*)&addrListener,sizeof(addrListener))==-1) 27 { 28 perror("bind a listener for a socket"); 29 exit(2); 30 } 31  32 struct sockaddr_in addrClient; 33 cout<<"callback server begin to listen"<<endl; 34 while(true) 35 { 36 nMsgLen=recvfrom(sockListener,szBuf,1024,0,(struct sockaddr*)&addrClient,&addrLen); 37 if(nMsgLen>0) 38 { 39 szBuf[nMsgLen]='\0'; 40 cout<<"send back:"<<szBuf<<endl; 41 sendto(sockListener,szBuf,nMsgLen,0,(struct sockaddr*)&addrClient,addrLen); 42 } 43 } 44  45 } 46  47  48 再写个客户端，绑定个端口，再连接服务器端。随时接受键盘输入并发送到服务器端，随时接受端口到来的数据并打印。如果没有连接 ，发送到此端口的数据会被接受，但是调用connect后会怎样呢？ 49 a-desktop:~/d/lab$ cat udpclient.cpp 50 #include<iostream> 51 #include<stdlib.h> 52 #include<string.h> 53 #include<unistd.h> 54 #include<sys/socket.h> 55 #include<netinet/in.h> 56 #include<arpa/inet.h> 57 #include<sys/select.h> 58 using namespace std; 59 int main() 60 { 61 　　int sockClient,nMsgLen,nReady; 62 　　char szRecv[1024],szSend[1024],szMsg[1024]; 63 　　struct sockaddr_in addrServer,addrClient,addrLocal; 64 　　socklen_t addrLen; 65 　　fd_set setHold,setTest; 66  67 　　sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); 68 　　addrLen=sizeof(struct sockaddr_in); 69 　　bzero(&addrServer,sizeof(addrServer)); 70 　　addrServer.sin_family=AF_INET; 71 　　addrServer.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); 72 　　addrServer.sin_port=htons(8000); 73  74 　　addrLocal.sin_family=AF_INET;//bind to a local port 75 　　addrLocal.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); 76 　　addrLocal.sin_port=htons(9000); 77 　　if(bind(sockClient,(struct sockaddr*)&addrLocal,sizeof(addrLocal))==-1) 78 　　{ 79 　　　　perror("error in binding"); 80 　　　　exit(2); 81 　　} 82  83 　　if(connect(sockClient,(struct sockaddr*)&addrServer,sizeof(addrServer))==-1) 84 　　{ 85 　　　　perror("error in connecting"); 86 　　　　exit(1); 87 　　} 88  89 　　FD_ZERO(&setHold); 90 　　FD_SET(STDIN_FILENO,&setHold); 91 　　FD_SET(sockClient,&setHold); 92 　　cout<<"you can type in sentences any time"<<endl; 93 　　while(true) 94 　　{ 95 　　　　setTest=setHold; 96 　　　　nReady=select(sockClient+1,&setTest,NULL,NULL,NULL); 97 　　　　if(FD_ISSET(0,&setTest)) 98 　　　　{ 99 　　　　　　nMsgLen=read(0,szMsg,1024);100 　　　　　　write(sockClient,szMsg,nMsgLen);101 　　　　}102 　　　　if(FD_ISSET(sockClient,&setTest))103 　　　　{104 　　　　　　nMsgLen=read(sockClient,szRecv,1024);105 　　　　　　szRecv[nMsgLen]='\0';106 　　　　　　cout<<"read:"<<szRecv<<endl;107 　　　　}108 109 　　}110 111 }

 

最后来个“第三者”，向第二个的端口发数据报。看她会不会成为忠贞的感情守护人:
a@a-desktop:~/d/lab$ cat clienta.cpp

 1 #include<string.h> 2 #include<iostream> 3 #include<stdlib.h> 4 #include<unistd.h> 5 #include<sys/socket.h> 6 #include<netinet/in.h> 7 #include<arpa/inet.h> 8 using namespace std; 9 int main()10 {11 　　socklen_t addrLen=sizeof(struct sockaddr_in);12 　　struct sockaddr_in addrServer;13 　　char szMsg[1024];14 　　int sockClient;15 16 　　addrServer.sin_family=AF_INET;17 　　addrServer.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");18 　　addrServer.sin_port=htons(9000);19 20 　　sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);21 　　while(true)22 　　{23 　　　　static int id=0;24 　　　　snprintf(szMsg,sizeof(szMsg),"this is %d",id++);25 　　　　sendto(sockClient,szMsg,strlen(szMsg),0,(struct sockaddr*)&addrServer,sizeof(addrServer));26 　　　　sleep(1);27 　　}28 }

 

实验结果：
现运行第一个程序，再运行第三个程序，然后运行第二个程序。
服务器端：

a@a-desktop:~/d/lab$ ./rollback
callback server begin to listen
send back:xinheblue likes playing

send back:and listenning to music


第二个程序：
a@a-desktop:~/d/lab$ ./udpclient
you can type in sentences any time
xinheblue likes playing
read:xinheblue likes playing

and listenning to music
read:and listenning to music


实现结果证明，第二个程序调用connect后，不甩第三个程序发来的数据包。对于感情，希望将来我的她也能这样。。。