基于 Socket 的 UDP 和 TCP 编程介绍

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了基于 Socket 的 UDP 和 TCP 编程介绍相关的知识,希望对你有一定的参考价值。


源:zxg623

链接:http://blog.chinaunix.net/uid-11848011-id-96439.html


一、概述


TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议是网络体系结TCP/IP模型中传输层一层中的两个不同的通信协议。


TCP:传输控制协议,一种面向连接的协议,给用户进程提供可靠的全双工的字节流,TCP套接口是字节流套接口(stream socket)的一种。


UDP:用户数据报协议。UDP是一种无连接协议。UDP套接口是数据报套接口(datagram socket)的一种。


二、TCP和UDP介绍


1)基本TCP客户—服务器程序设计基本框架



说明:(三路握手)


1.客户端发送一个SYN段(同步序号)指明客户打算连接的服务器端口,以及初始化序号(ISN) 。


2.服务器发回包含服务器的初始序号的SYN报文段作为应答。同时,将确认序号(ACK)设置为客户的ISN加1以对客户的SYN 报文段进行确认。一个SYN将占用一个序号。


3.客户必须将确认序号设置为服务器的ISN加1以对服务器的SYN报文段进行确认。


基于 Socket 的 UDP 和 TCP 编程介绍


2) 基本TCP客户—服务器程序设计基本框架流程图

基于 Socket 的 UDP 和 TCP 编程介绍


3) UDP和TCP的对比:


从上面的流程图比较我们可以很明显的看出UDP没有三次握手过程。简单点说。UDP处理的细节比TCP少。UDP不能保证消息被传送到(它也报告消息没有传送到)目的地。UDP也不保证数据包的传送顺序。UDP把数据发出去后只能希望它能够抵达目的地。


TCP优缺点:


优点:


1.TCP提供以认可的方式显式地创建和终止连接。
2.TCP保证可靠的、顺序的(数据包以发送的顺序接收)以及不会重复的数据传输。
3.TCP处理流控制。
4.允许数据优先
5.如果数据没有传送到,则TCP套接口返回一个出错状态条件。
6.TCP通过保持连续并将数据块分成更小的分片来处理大数据块。—无需程序员知道


缺点: TCP在转移数据时必须创建(并保持)一个连接。这个连接给通信进程增加了开销,让它比UDP速度要慢。


UDP优缺点:


1.UDP不要求保持一个连接
2.UDP没有因接收方认可收到数据包(或者当数据包没有正确抵达而自动重传)而带来的开销。
3.设计UDP的目的是用于短应用和控制消息
4.在一个数据包连接一个数据包的基础上,UDP要求的网络带宽比TDP更小。


三、Socket编程


Socket接口是TCP/IP网络的API,Socket接口定义了许多函数或例程,程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。要学Internet上的TCP/IP网络编程,必须理解Socket接口。


Socket接口设计者最先是将接口放在Unix操作系统里面的。如果了解Unix系统的输入和输出的话,就很容易了解Socket了。网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O,Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket(),该函数返回一个整型的Socket描述符,随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。


常用的Socket类型有两种:流式Socket(SOCK_STREAM)和数据报式Socket(SOCK_DGRAM)。流式是一种面向连接的Socket,针对于面向连接的TCP服务应用;数据报式Socket是一种无连接的Socket,对应于无连接的UDP服务应用。


1、socket调用库函数主要有:


创建套接字


Socket(af,type,protocol)



bind(sockid, local addr, addrlen)


服务器端侦听客户端的请求


listen( Sockid ,quenlen)


建立服务器/客户端的连接 (面向连接TCP)

客户端请求连接


Connect(sockid, destaddr, addrlen)


服务器端等待从编号为Sockid的Socket上接收客户连接请求

newsockid=accept(Sockid,Clientaddr, paddrlen)

发送/接收数据


面向连接:


send(sockid, buff, bufflen)


recv( )


面向无连接:


sendto(sockid,buff,…,addrlen)

recvfrom( )


释放套接字


close(sockid)


2、TCP/IP应用编程接口(API)


main()

{

int sock_fd, client_fd;     /*sock_fd:监听socket;client_fd:数据传输socket */

char msg[MAX_MSG_SIZE];      /* 缓冲区*/

ser_sockfd = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); /*创建连接的SOCKET */

if ( ser_sockfd < 0 )

{                                               /*创建失败 */

fprintf( stderr, "socker Error:%sn", strerror( errno ) );

exit( 1 );

}

addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

bzero( &ser_addr, addrlen );

ser_addr.sin_family = AF_INET;

ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl( INADDR_ANY );

ser_addr.sin_port = htons( SERVER_PORT );

if ( bind( ser_sockfd, (struct sockaddr *) &ser_addr, sizeof(struct sockaddr_in) ) < 0 )

{       /*绑定失败 */

fprintf( stderr, "Bind Error:%sn", strerror( errno ) );

exit( 1 );

}

/*侦听客户端请求*/

if ( listen( ser_sockfd, BACKLOG ) < 0 )

{

fprintf( stderr, "Listen Error:%sn", strerror( errno ) );

close( ser_sockfd );

exit( 1 );

}

while ( 1 )

{                                                       /* 等待接收客户连接请求*/

cli_sockfd = accept( ser_sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &addrlen );

if ( cli_sockfd <= 0 )

{

fprintf( stderr, "Accept Error:%sn", strerror( errno ) );

}else  { /*开始服务*/

recv( cli_addr, msg, MAX_MSG_SIZE, 0 ); /* 接受数据*/

printf( "received a connection from %sn", inet_ntoa( cli_addr.sin_addr ) );

printf( "%sn", msg );                   /*在屏幕上打印出来 */

strcpy( msg, "hi,I am server!" );

send( cli_addr, msg, sizeof(msg), 0 );  /*发送的数据*/

close( cli_addr );

}

}

close( ser_sockfd );

}



main()

{

int cli_sockfd;             /*客户端SOCKET */

int addrlen;

char seraddr[14];

char msg[MAX_MSG_SIZE];                         /* 缓冲区*/

GetServerAddr( seraddr );

cli_sockfd = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); /*创建连接的SOCKET */

if ( ser_sockfd < 0 )

{                                               /*创建失败 */

fprintf( stderr, "socker Error:%sn", strerror( errno ) );

exit( 1 );

}

addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

bzero( &ser_addr, addrlen );

cli_addr.sin_family = AF_INET;

cli_addr.sin_addr.s_addr = htonl( INADDR_ANY );

cli_addr.sin_port = 0;

if ( bind( cli_sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, addrlen ) < 0 )

{

/*棒定失败 */

fprintf( stderr, "Bind Error:%sn", strerror( errno ) );

exit( 1 );

}

addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

bzero( &ser_addr, addrlen );

ser_addr.sin_family = AF_INET;

ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr( seraddr );

ser_addr.sin_port = htons( SERVER_PORT );

if ( connect( cli_sockfd, (struct sockaddr *) &ser_addr, &addrlen ) != 0 ) /*请求连接*/

{

/*连接失败 */

fprintf( stderr, "Connect Error:%sn", strerror( errno ) );

close( cli_sockfd );

exit( 1 );

}

strcpy( msg, "hi,I am client!" );

send( sockfd, msg, sizeof(msg), 0 );    /*发送数据*/

recv( sockfd, msg, MAX_MSG_SIZE, 0 );   /* 接受数据*/

printf( "%sn", msg );                   /*在屏幕上打印出来 */

close( cli_sockfd );

}



3、UDP/IP应用编程接口(API)


int main( int argc, char **argv )

{

int ser_sockfd;

int len;

/* int addrlen; */

socklen_t addrlen;

char seraddr[100];

struct sockaddr_in ser_addr;

/*建立socket*/

ser_sockfd = socket( AF_INET, SOCK_DGRAM, 0 );

if ( ser_sockfd < 0 )

{

printf( "I cannot socket successn" );

return(1);

}

/*填写sockaddr_in 结构*/

addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

bzero( &ser_addr, addrlen );

ser_addr.sin_family = AF_INET;

ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl( INADDR_ANY );

ser_addr.sin_port = htons( SERVER_PORT );

 

 

/*绑定客户端

* if(bind(ser_sockfd,(struct sockaddr *)&ser_addr,addrlen)<0)

* {

* printf("connect");

* return 1;

* }

* while(1)

* {

* bzero(seraddr,sizeof(seraddr));

* len=recvfrom(ser_sockfd,seraddr,sizeof(seraddr),0,(struct sockaddr*)&ser_addr,&addrlen);

printf( "receive from %sn", inet_ntoa( ser_addr.sin_addr ) );

/*显示客户端发来的字串*/

printf( "recevce:%s", seraddr );

/*将字串返回给client端*/

sendto( ser_sockfd, seraddr, len, 0, (struct sockaddr *) &ser_addr, addrlen );

}



int GetServerAddr( char * addrname )

{

printf( "please input server addr:" );

scanf( "%s", addrname );

return(1);

}

 

 

int main( int argc, char **argv )

{

int cli_sockfd;

int len;

socklen_t addrlen;

char seraddr[14];

struct sockaddr_in cli_addr;

char buffer[256];

GetServerAddr( seraddr );

/* 建立socket*/

cli_sockfd = socket( AF_INET, SOCK_DGRAM, 0 );

if ( cli_sockfd < 0 )

{

printf( "I cannot socket successn" );

return(1);

}

/* 填写sockaddr_in*/

addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

bzero( &cli_addr, addrlen );

cli_addr.sin_family = AF_INET;

cli_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr( seraddr );

/* cli_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); */

cli_addr.sin_port = htons( SERVER_PORT );

bzero( buffer, sizeof(buffer) );

/* 从标准输入设备取得字符串*/

len = read( STDIN_FILENO, buffer, sizeof(buffer) );

/* 将字符串传送给server端*/

sendto( cli_sockfd, buffer, len, 0, (struct sockaddr *) &cli_addr, addrlen );

/* 接收server端返回的字符串*/

len = recvfrom( cli_sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr *) &cli_addr, &addrlen );

/* printf("receive from %sn",inet_ntoa(cli_addr.sin_addr)); */

 

printf( "receive: %s", buffer );

close( cli_sockfd );

}


四、调试


Makefile文件为:


CC=gcc

all:server client

CFLAGS=-o

server: server.c

$(CC) $(CFLAGS) $@ server.c

client: client.c

$(CC) $(CFLAGS) $@ client.c

clean:

rm -f server client


运行结果如下图:在shell中执行make进行编译,make clean删除生成文件。



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