网络编程2

一、基本的udp socket编程

1. UDP编程框架

要使用UDP协议进行程序开发，我们必须首先得理解什么是什么是UDP？这里简单概括一下。

UDP（user datagram protocol）的中文叫用户数据报协议，属于传输层。UDP是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接把我要发的数据报发给对方。所以UDP适用于一次传输数据量很少、对可靠性要求不高的或对实时性要求高的应用场景。正因为UDP无需建立类如三次握手的连接，而使得通信效率很高。

 

UDP的应用非常广泛，比如一些知名的应用层协议（SNMP、DNS）都是基于UDP的，想一想，如果SNMP使用的是TCP的话，每次查询请求都得进行三次握手，这个花费的时间估计是使用者不能忍受的，因为这会产生明显的卡顿。所以UDP就是SNMP的一个很好的选择了，要是查询过程发生丢包错包也没关系的，我们再发起一个查询就好了。

 

 

 

2. UDP通信的流程比较简单，因此要搭建这么一个常用的UDP通信框架也是比较简单的。以下是UDP的框架图。

3.UDP程序设计常用函数

 

v intsocket(int domain, int type, int protocol);

1.参数domain:用于设置网络通信的域，socket根据这个参数选择信息协议的族

Name                                     Purpose                         

AF_INET                           IPv4 Internet protocols          //用于IPV4

AF_INET6                         IPv6 Internet protocols          //用于IPV6

对于该参数我们仅需熟记AF_INET和AF_INET6即可

 

2.参数type（只列出最重要的三个）:

SOCK_STREAM         Provides sequenced, reliable, two-way, connection-based byte streams.   //用于TCP

SOCK_DGRAM          Supports datagrams (connectionless, unreliable messages ). //用于UDP

SOCK_RAW              Provides raw network protocol access.  //RAW类型，用于提供原始网络访问

 3.参数protocol：置0即可

4.返回值：成功：非负的文件描述符  失败：-1

 

 

 

v ssize_tsendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,

              const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

1.第一个参数sockfd:正在监听端口的套接口文件描述符，通过socket获得

2.第二个参数buf：发送缓冲区，往往是使用者定义的数组，该数组装有要发送的数据

3.第三个参数len:发送缓冲区的大小，单位是字节

4.第四个参数flags:填0即可

5.第五个参数dest_addr:指向接收数据的主机地址信息的结构体，也就是该参数指定数据要发送到哪个主机哪个进程

6.第六个参数addrlen:表示第五个参数所指向内容的长度

7.返回值：成功：返回发送成功的数据长度   失败： -1

 

 

 

v ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,

                struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

1.第一个参数sockfd:正在监听端口的套接口文件描述符，通过socket获得

2.第二个参数buf：接收缓冲区，往往是使用者定义的数组，该数组装有接收到的数据

3.第三个参数len:接收缓冲区的大小，单位是字节

4.第四个参数flags:填0即可

5.第五个参数src_addr:指向发送数据的主机地址信息的结构体，也就是我们可以从该参数获取到数据是谁发出的

6.第六个参数addrlen:表示第五个参数所指向内容的长度

7.返回值：成功：返回接收成功的数据长度  失败： -1

 

 

v int bind(int sockfd,const struct sockaddr* my_addr, socklen_t addrlen);

1.第一个参数sockfd:正在监听端口的套接口文件描述符，通过socket获得

2.第二个参数my_addr:需要绑定的IP和端口

3.第三个参数addrlen：my_addr的结构体的大小

4.返回值：成功：0  失败：-1

 

 

v int close(int fd);

close函数比较简单，只要填入socket产生的fd即可。

4.客户端和服务器端示例程序:

Server.c

[cpp] view plain copy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <sys/types.h>  
3. #include <sys/socket.h>  
4. #include <netinet/in.h>  
5. #include <string.h>  
6.   
7. #define SERVER_PORT 8888  
8. #define BUFF_LEN 1024  
9.   
10. void handle_udp_msg(int fd)  
11. {  
12.     char buf[BUFF_LEN];  //接收缓冲区，1024字节  
13.     socklen_t len;  
14.     int count;  
15.     struct sockaddr_in clent_addr;  //clent_addr用于记录发送方的地址信息  
16.     while(1)  
17.     {  
18.         memset(buf, 0, BUFF_LEN);  
19.         len = sizeof(clent_addr);  
20.         count = recvfrom(fd, buf, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&clent_addr, &len);  //recvfrom是拥塞函数，没有数据就一直拥塞  
21.         if(count == -1)  
22.         {  
23.             printf("recieve data fail!\n");  
24.             return;  
25.         }  
26.         printf("client:%s\n",buf);  //打印client发过来的信息  
27.         memset(buf, 0, BUFF_LEN);  
28.         sprintf(buf, "I have recieved %d bytes data!\n", count);  //回复client  
29.         printf("server:%s\n",buf);  //打印自己发送的信息给  
30.         sendto(fd, buf, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&clent_addr, len);  //发送信息给client，注意使用了clent_addr结构体指针  
31.   
32.     }  
33. }  
34.   
35.   
36. /* 
37.     server: 
38.             socket-->bind-->recvfrom-->sendto-->close 
39. */  
40.   
41. int main(int argc, char* argv[])  
42. {  
43.     int server_fd, ret;  
44.     struct sockaddr_in ser_addr;   
45.   
46.     server_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //AF_INET:IPV4;SOCK_DGRAM:UDP  
47.     if(server_fd < 0)  
48.     {  
49.         printf("create socket fail!\n");  
50.         return -1;  
51.     }  
52.   
53.     memset(&ser_addr, 0, sizeof(ser_addr));  
54.     ser_addr.sin_family = AF_INET;  
55.     ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //IP地址，需要进行网络序转换，INADDR_ANY：本地地址  
56.     ser_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //端口号，需要网络序转换  
57.   
58.     ret = bind(server_fd, (struct sockaddr*)&ser_addr, sizeof(ser_addr));  
59.     if(ret < 0)  
60.     {  
61.         printf("socket bind fail!\n");  
62.         return -1;  
63.     }  
64.   
65.     handle_udp_msg(server_fd);   //处理接收到的数据  
66.   
67.     close(server_fd);  
68.     return 0;  
69. }  

[cpp] view plain copy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <sys/types.h>  
3. #include <sys/socket.h>  
4. #include <netinet/in.h>  
5. #include <string.h>  
6.   
7. #define SERVER_PORT 8888  
8. #define BUFF_LEN 1024  
9.   
10. void handle_udp_msg(int fd)  
11. {  
12.     char buf[BUFF_LEN];  //接收缓冲区，1024字节  
13.     socklen_t len;  
14.     int count;  
15.     struct sockaddr_in clent_addr;  //clent_addr用于记录发送方的地址信息  
16.     while(1)  
17.     {  
18.         memset(buf, 0, BUFF_LEN);  
19.         len = sizeof(clent_addr);  
20.         count = recvfrom(fd, buf, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&clent_addr, &len);  //recvfrom是拥塞函数，没有数据就一直拥塞  
21.         if(count == -1)  
22.         {  
23.             printf("recieve data fail!\n");  
24.             return;  
25.         }  
26.         printf("client:%s\n",buf);  //打印client发过来的信息  
27.         memset(buf, 0, BUFF_LEN);  
28.         sprintf(buf, "I have recieved %d bytes data!\n", count);  //回复client  
29.         printf("server:%s\n",buf);  //打印自己发送的信息给  
30.         sendto(fd, buf, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&clent_addr, len);  //发送信息给client，注意使用了clent_addr结构体指针  
31.   
32.     }  
33. }  
34.   
35.   
36. /* 
37.     server: 
38.             socket-->bind-->recvfrom-->sendto-->close 
39. */  
40.   
41. int main(int argc, char* argv[])  
42. {  
43.     int server_fd, ret;  
44.     struct sockaddr_in ser_addr;   
45.   
46.     server_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //AF_INET:IPV4;SOCK_DGRAM:UDP  
47.     if(server_fd < 0)  
48.     {  
49.         printf("create socket fail!\n");  
50.         return -1;  
51.     }  
52.   
53.     memset(&ser_addr, 0, sizeof(ser_addr));  
54.     ser_addr.sin_family = AF_INET;  
55.     ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //IP地址，需要进行网络序转换，INADDR_ANY：本地地址  
56.     ser_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //端口号，需要网络序转换  
57.   
58.     ret = bind(server_fd, (struct sockaddr*)&ser_addr, sizeof(ser_addr));  
59.     if(ret < 0)  
60.     {  
61.         printf("socket bind fail!\n");  
62.         return -1;  
63.     }  
64.   
65.     handle_udp_msg(server_fd);   //处理接收到的数据  
66.   
67.     close(server_fd);  
68.     return 0;  
69. }  

Client.c

[cpp] view plain copy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <sys/types.h>  
3. #include <sys/socket.h>  
4. #include <netinet/in.h>  
5. #include <string.h>  
6.   
7. #define SERVER_PORT 8888  
8. #define BUFF_LEN 512  
9. #define SERVER_IP "172.0.5.182"  
10.   
11.   
12. void udp_msg_sender(int fd, struct sockaddr* dst)  
13. {  
14.   
15.     socklen_t len;  
16.     struct sockaddr_in src;  
17.     while(1)  
18.     {  
19.         char buf[BUFF_LEN] = "TEST UDP MSG!\n";  
20.         len = sizeof(*dst);  
21.         printf("client:%s\n",buf);  //打印自己发送的信息  
22.         sendto(fd, buf, BUFF_LEN, 0, dst, len);  
23.         memset(buf, 0, BUFF_LEN);  
24.         recvfrom(fd, buf, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&src, &len);  //接收来自server的信息  
25.         printf("server:%s\n",buf);  
26.         sleep(1);  //一秒发送一次消息  
27.     }  
28. }  
29.   
30. /* 
31.     client: 
32.             socket-->sendto-->revcfrom-->close 
33. */  
34.   
35. int main(int argc, char* argv[])  
36. {  
37.     int client_fd;  
38.     struct sockaddr_in ser_addr;  
39.   
40.     client_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  
41.     if(client_fd < 0)  
42.     {  
43.         printf("create socket fail!\n");  
44.         return -1;  
45.     }  
46.   
47.     memset(&ser_addr, 0, sizeof(ser_addr));  
48.     ser_addr.sin_family = AF_INET;  
49.     //ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);  
50.     ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //注意网络序转换  
51.     ser_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //注意网络序转换  
52.   
53.     udp_msg_sender(client_fd, (struct sockaddr*)&ser_addr);  
54.   
55.     close(client_fd);  
56.   
57.     return 0;  
58. }