基于UDP协议之——socket编程

Posted 2020-07-10

一. socket API

    前面一篇《基于TCP协议之——socket编程》http://2627lounuo.blog.51cto.com/10696599/1775559已经花了大量的篇幅讲述了socket和使用基本的socket API所需要注意的问题，这里就不再赘述了。下面主要谈论的是UDP和TCP在socket编程中的不同之处；

1. 创建sock

    和TCP面向连接的可靠的字节流传输服务不同的是，UDP是无连接的不可靠的数据报传输服务；虽然有所不同，但同样在进程间通信的时候需要提供出socket接口来进行数据的传输，也就是第一步仍然是创建出一个socket：

函数参数中，

domain是底层所使用的协议类型，这里仍然是AF_INET代表IPv4；

type在这里因为是UDP基于数据报的，所以为SOCK_DGRAM；

protocol为0，因为前面两个参数已经可知协议是什么了；

2. 绑定

    虽然是无连接的传输服务，但所需要的网络信息是不可少的，因此仍然需要有本地的网络地址信息struct sockaddr_in的结构体类型来存放，也是需要和创建出来的socket进行绑定连接的：

函数参数中，

sockfd是创建出来的socket描述符；

addr为下面结构体的地址；

addrlen为结构体大小；

结构体中，

sin_family是底层所使用的协议，和在socket中的第一个参数一样为AF_INET；

sin_port为指定的端口号，这里是需要进行网络字节序的转换的，详情在TCP的那篇讲述中；

sin_addr同样是一个结构体，里面的成员应是指定的IP地址；

3.接收数据

    正是因为UDP的特点，因此在UDP的连接传输数据中是不需要对网络中的连接请求进行监听的，也就更不需要进行accept处理连接了，这里在绑定好socket和本地信息之后，对于服务器来说就可以直接进行数据的接收了，所使用的函数是recvfrom：

函数参数中，

sockfd是创建出来的socket描述符；

buf是存放接收到数据的一个缓冲区；

len是表明一次接收数据报的长度大小；

flags是标志位属性，当置为0的时候表示已阻塞式来接收；

src_addr表示发送数据一方的网络地址信息；

addrlen是src_len的一个长度信息；

函数失败返回-1并置错误码，成功返回相应的size；

4. 发送数据

    对于客户端来说，因为是UDP传输，因此也就不需要进行连接请求，当创建好一个socket和目的端的网络地址信息之后，就可以直接进行发送数据了：

函数参数中，

sockfd是创建出的socket描述符；

buf是要发送的数据缓冲区；

len是发送数据的长度；

flags置为0表示以默认状态；

dest_addr是目的端的网络地址信息结构体；

addrlen是dest_addr的长度大小；

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二. 栗子时间 

    正是因为UDP的不可靠性，才使其使用起来比TCP要方便，因为UDP并不需要维护连接和差错的校验；同样可以用上面的socket API来设计服务器端和客户端的数据传输：

服务器端设计：

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

void usage(const char *argv)//参数出错判断
{
    printf("%s   [ip]   [port]\n", argv);
    exit(0);
}

int create_server_sock(int ip, int port)//创建server端socket
{
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sock < 0)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }

    struct sockaddr_in server;//创建server端网络地址信息
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(port);
    server.sin_addr.s_addr = ip;

    if(bind(sock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) < 0)//绑定
    {
        perror("bind");
        exit(2);
    }

    return sock;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc != 3)
        usage(argv[0]);
    int port = atoi(argv[2]);
    int ip = inet_addr(argv[1]);

    int server_sock = create_server_sock(ip, port);

    char buf[1024];
    struct sockaddr_in client;
    socklen_t len = sizeof(client);
    while(1)
    {
    //读取数据
        memset(buf, ‘\0‘, sizeof(buf));
        ssize_t size = recvfrom(server_sock, buf, sizeof(buf)-1, 0, (struct sockaddr*)&client, &len);
        if(size < 0)
            perror("recvfrom");
        printf("client [%s] [%d]# %s\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port), buf);
    }

    return 0;
}

客户端设计：

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

void usage(const char *argv)//同样进行参数差错判断
{
    printf("%s   [ip]   [port]\n");
    exit(0);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc != 3)
        usage(argv[0]);

    int port = atoi(argv[2]);
    int ip = inet_addr(argv[1]);

    int client_sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //创建client端socket
    if(client_sock < 0)
    {   
        perror("socket");
        exit(1);
    }   

    struct sockaddr_in server;//创建目的server端的网络地址信息
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(port);
    server.sin_addr.s_addr = ip; 

    char buf[1024];
    while(1)
    {   
        memset(buf, ‘\0‘, sizeof(buf));
        printf("client# ");
        fflush(stdout);
        gets(buf);
        //发送数据
        ssize_t size = sendto(client_sock, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server));
        if(size < 0)
            perror("sendto");
    }
    return 0;
}

运行程序：

    因为UDP是没有连接的，因此客户端和服务器端对彼此来说是互不干扰互不影响的，也就是无论双方的哪一方关闭了，另外一方同样可以进行相应的操作，只是对方无法响应或者处理而已。

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三. 端口号

    上面的server端程序运行时是自定义的一个端口号，而client端没有绑定其端口号是系统随机指定的；那么端口号在系统中到底是怎么一回事呢？

    

    我们知道，在TCP报文中，有一个16位的源端口号和目的端口号，因此，端口号应该是从0到2的16次方-1，也就是0~65535，其中：

1. 公认端口（Well Known Ports）：从0到1023，这类端口也常称之为常用端口，它们紧密绑定（binding）于一些特定的服务。通常这些端口的通讯明确表明了某种服务的协议。例如：80端口实际上总是HTTP通讯，而23号端口是Telnet服务专用的；

2. 注册端口（Registered Ports）：从1024到49151。它们松散地绑定于一些服务。也就是说有许多服务绑定于这些端口，这些端口同样用于许多其它目的，这些端口多数没有明确的定义服务对象，不同程序可根据实际需要自己定义。例如：许多系统处理动态端口从1024左右开始；

3. 动态或私有端口（Dynamic and/or Private Ports）：从49152到65535。理论上，不应为服务分配这些端口。实际上，有些较为特殊的程序，特别是一些木马程序就非常喜欢用这些端口，因为这些端口常常不被引起注意，容易隐蔽；

    任何TCP/IP实现所提供的服务都是1-1023之间的端口号，这些端口号由IANA分配管理。其中，低于255的端口号保留用于公共应用；255到1023的端口号分配给各个公司，用于特殊应用；对于高于1023的端口号，称为临时端口号，IANA未做规定。

常用的保留TCP端口号有：

HTTP 80，FTP 20/21，Telnet 23，SMTP 25，DNS 53等。

常用的保留UDP端口号有：

DNS 53，BootP 67（server）/ 68（client），TFTP 69，SNMP 161等。

不同的端口号可根据不同的前段数字划分为不同的系别，例如：

8系端口含义

端口：80

服务：HTTP

说明：用于网页浏览。木马Executor开放此端口。

8080端口

端口说明：8080端口同80端口，是被用于www代理服务的，可以实现网页浏览，经常在访问某个网站或使用代理服务器的时候，会加上“:8080”端口号。

端口漏洞：8080端口可以被各种病毒程序所利用，比如Brown Orifice（BrO）特洛伊木马病毒可以利用8080端口完全遥控被感染的计算机。另外，RemoConChubo，RingZero木马也可以利用该端口进行攻击。

操作建议：一般我们是使用80端口进行网页浏览的，为了避免病毒的攻击，我们可以关闭该端口。

《完》

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