Linux(程序设计):42---UDP网络编程（单播）

Posted 2022-03-11 董哥的黑板报

服务端通信步骤如下：

• • 
    
• ​socket​();         //建立一个socket
• ​bind​();            //将这个socket绑定在某个端口上
• ​sendto​();       //向客户端的某个端口发起请求
• ​recvfrom​();    //如果没有客户端发起请求，则会阻塞在这个函数里
• ​close​();          //通信完成后关闭socket
  • 
    

客户端通信步骤如下：

• • 
    
• ​socket​();        //建立一个socket
• ​sendto​();        //向服务器的某个端口发起请求
• ​recvfrom​();    //如果没有服务端发起请求，则会阻塞在这个函数里
• ​close​();         //通信完成后关闭socket
  • 
    

 一、socket()函数

• • 
    
• ​#include<sys/types.h>​
• ​#include<sys/socket.h>​
  • 
    

int socket(int protofamily, int type, int protocol);

• ​ 参数1：即协议域，又称为协议族（family）​

​域参数指定通信域；这将选择用于通信的协议系列。这些族在<sys/socket.h>中定义​

​AF_INET用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合AF_INET6IPV6的​

​AF_LOCAL/或者AF_UNIX（Unix域socket）​

​用一个绝对路径名作为地址。本地通信AF_ROUTE​ ​AF_IPXIPX-Novell协议AF_PACKET低层包接口包AF_NETLINK内核用户界面设备​

​ 参数2：指定socket类型，与第三个参数有关​

套接字具有指定的类型，该类型指定通信语义

并不是所有的协议族都实现了这些协议类型，例如，AF_INET协议族就没有实现SOCK_SEQPACKET协议类型。

​SOCK_STREAM字节流套接字。​提供序列化的、可靠的、双向连接的字节流。支持带外数据传输（TCP使用）​SOCK_DGRAM数据报套接字。（UDP使用）支持数据报（固定最大长度的无连接、不可靠的消息）SOCK_RAW原始套接字。​RAW类型，提供原始网络协议访问​SOCK_RDM​提供了一个不保证排序的可靠数据报层。不过可能数据会有乱序​SOCK_PACKET专用类型。​不能在通用程序中使用，它直接从设备驱动接受数据​SOCK_SEQPACKET有序分组套接字。​序列化包，提供一个序列化的、可靠的、双向的基本连接的数据传输通道，数据长度定常。每次调用读系统调用时数据需要将全部数据读出

• ​ 参数3：指定协议类型​

参数2的socket类型都有一个默认的协议，如果想使用默认的协议，参数3填0即可

​IPPROTO_TCP​TCP传输协议（SOCK_STRAM默认使用）​IPPTOTO_UDP​UDP传输协议（SOCK_DGRAM默认使用）​IPPROTO_SCTP​STCP传输协议​IPPROTO_TIPC​TIPC传输协议

​返回值：​

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• ​socket创建成功：​返回一个socket描述符(sockfd)，这个描述字不是固定的，为int类型
• ​socket创建失败：​返回-1，并设置errno变量的值
  • 
    

​errno变量​

• 若socket创建失败，就会设置errno为相应的值，用户可以检测errno判断出现什么错误

​EACCES​没有权限建立制定的protofamily的type的socket​EAFNOSUPPORT​不支持所给的地址类型​EINVAL​不支持此协议或者协议不可用​EMFILE​进程文件表溢出​ENFILE​已经达到系统允许打开的文件数量，打开文件过多​ENOBUFS/ENOMEM​内存不足。socket只有到资源足够或者有进程释放内存​EPROTONOSUPPORT​制定的协议type在domain中不存在

​什么是socket描述符？？？​

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• 我们在使用C语言用fopen()会返回一个文件指针，这个文件指针就代表这个这个文件
• 在Linux中，我们使用sokcet()函数打开一个socket文件，会返回一个socket描述符，这个描述符就代表着这个socket。描述符也称描述字
  • 
    

 二、bind()函数

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• ​功能：​bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket
• ​#include<sys/types.h>​
• ​#include<sys/socket.h>​
  • 
    

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

• • 
    
• ​参数1： 服务端的socket描述符​
• ​参数2：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址（IP、端口号）​
• ​参数3：对应的地址的长度。服务器在启动的时候都会绑定一个地址（如ip地址+端口号）​
  • 
    

​返回值(int类型)​

• • 
    
• ​建立成功：成功返回0​
• ​建立失败：返回-1，并设置errno变量的值​
  • 
    

三、sendto()函数

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• #include <sys/types.h>
• #include <sys/socket.h>
• 发送数据
  • 
    

int sendto(int sockfd, const void * buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr * dest_addr, socklen_t addrlen);

• • 
    
• ​参数1：​自己的socket描述符
• ​参数2：​要发送的数据的起始地址
• ​参数3：​发送的数据大小
• ​参数4：​一般情况下为0
• ​参数5：​发送到的目的地址
• ​参数6：​地址长度
  • 
    

​返回值（ssize_t类型）​

• • 
    
• ​传递成功：返回发送的数据的字节大小​
• ​传递失败：返回-1，并设置errno变量的值​
  • 
    

四、recvfrom()函数

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• #include<unistd.h>
• 接收数据
  • 
    

int recvfrom(int sockfd, void * buf, size_t len, int flags, struct sockaddr * src_addr, socklen_t * addrlen);

• • 
    
• ​参数1：​自己的socket描述符
• ​参数2：​接收到的数据的存放位置
• ​参数3：​接受数据的大小
• ​参数4：​一般情况下为0
• ​参数5：​数据来自于哪个地址
• ​参数6：​参数5地址的长度
  • 
    

​返回值（ssize_t类型）​

• • 
    
• ​成功：返回接收的数据的字节大小​
• ​失败：返回-1，并设置errno变量的值​
• ​当对等机执行有序关闭时，返回值将为0​
  • 
    

五、close()函数

• • 
    
• 关闭相应的socket描述符
• #include <unistd.h>
  • 
    

int close(int fd);

• ​ 参数：对应的socket描述符​

六、sendto和recvfrom最后一个参数的注意事项

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• ​sendto最后一个参数的类型是socklen_t类型​
• ​recvfrom最后一个参数的类型是socklen_t*类​
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因此这两个函数的最后一个参数在使用时一定要注意！！！！

​案例​

• • 
    
• ​struct sockaddr_in local;​
• ​int len=sizeof(local);​
• ​socklen_t  addr_len=sizeof(local);​
  • 
    

​sendto可以使用​

• • 
    
• ​sendto(...,..,..,len);​
• ​sendto(...,..,..,addr_len);​
  • 
    

​recvfrom可以使用​

• • 
    
• ​sendto(...,..,..,&len);​
• ​sendto(...,..,..,&addr_len);​
  • 
    

七、代码演示

服务端 

#include <stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>

int main( int argc,char *argv[] )

    if(argc!=3)
        printf("Please Enter %s [IP] [PORT]\\n",argv[0]);
        return 1;
    

    //Create Socket
    int sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock<0)
printf("Create Socket error\\n");
return 2;


struct sockaddr_in local;
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
local.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);

//bind
if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0)
        printf("Bind Error\\n");
        close(sock);
        return 3;
    

    //recvfrom and sendto
    int done=0;
    struct sockaddr_in peer;
    int len=sizeof(peer);

    char buf[1024];
    while(!done)
        memset(buf,\\0,sizeof(buf));
        recvfrom(sock,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&peer,&len);
        printf("get a clien ,socket:%s:%d\\n",inet_ntoa(peer.sin_addr),ntohs(peer.sin_port));
        printf("client say:%s\\n",buf);

        sendto(sock,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&peer,len);
    
    close(sock);
    return 0;

​

客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

int main( int argc,char *argv[] )

    if(argc!=3)
        printf("Please Enter %s [IP] [PORT]\\n",argv[0]);
        return 1;
    

    int sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock<0)
perror("Create Socket Error:");
return 2;


struct sockaddr_in remote;
remote.sin_family=AF_INET;
remote.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
remote.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);

int done=0;
struct sockaddr_in peer;
int len=sizeof(peer);

char buf[1024];
while(!done)
memset(buf,\\0,sizeof(buf));
printf("Please enter:");
fflush(stdout);
ssize_t _s=read(0,buf,sizeof(buf)-1);
if(_s>0)
            buf[_s-1]=\\0;
            sendto(sock,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&remote,sizeof(remote));

            memset(buf,\\0,sizeof(buf));
            recvfrom(sock,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&peer,&len);
            printf("server echo:%s,socket :%s:%d\\n",buf,inet_ntoa(peer.sin_addr),ntohs(peer.sin_port));
        
    
    close(sock);
    return 0;

​