网络 基于UDP协议的socket编程

Posted 2020-07-11

一、UDP协议

       UDP协议的特点：用户数据包协议

            1、UDP协议是无连接的。也就说在数据发送之前并不需要建立连接（当然，在发送数据结束的时候也就不存在链接的释放），因此减少了开销和数据发送之前的时延。

            2、UDP使用尽最大努力的交付，但是不保证可靠性的交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表。（网上的的可靠性建立在应答的基础上，不提供可靠性交付，即不需要应答，因此不需要维护状态表）

            3、UDP是面向报文。发送方的UDP对于应用程序进程交下来的报文，即不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。这也就是说，应用层交付给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。同时，在接收方，对于IP层交上来的UDP用户数据报，在去除首部后就原封不动的交付给应用层的应用进程了。也就说，UDP一次交付一个完整的报文。因此报文的大小必须合适，负责会降低数据的传输效率。如果报文太长，在IP层需要对报文分片，就会降低IP层的效率。反之，若报文太短，UDP把它交给IP层后，会使得IP数据报的首部相对过长，同样会降低IP层的效率。

            4、UDP没有拥塞控制

二、基于UDP的socket编程的一般流程

        1.server端

            a.获取有效的IP地址与端口号（port）(服务器端需要约定好的端口号与IP，方便客户直接与该IP下的该端口建立连接)

            b.将IP与port转为网络通用格式

            c.声明监听文件描述符 （int listen_sock），将该文件描述符”注册“为

套接字文件（listen_sock=socket（AF_INET,SOCK_DGRAM,0））

           参数：

            AF_INET：IPv4套接字类型（说明地址类型格式）

            SOCK_DGRAM：UDP协议类型（提供无连接的尽力交付）

            0：表示该套接字只支持一种协议

            d.给listen_sock绑定相应的信息( IP，port),因为socket套接字是由内核接管处理的，因此我们无法直接操作，写入信息需要以下操作：

            1>声明struct sockaddr_in 结构体，将对因信息赋值给结构体对应单元

                 local.sin_family=AF_INET;

                local.sin_port=htons(port);

                local.sin_addr.s_addr=ip;

            2>调用bind（int sockfd,struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen）函数，将ip，port信息写入（即绑定）套接字的

            f.使用recvfrom（）接收数据。

            server端代码实例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
void usage(char* arg)
{
	printf("Missing Parameters: %s [remote ip :] [remote port :]",arg);
}
int main(int argc,char* argv[])
{
	if(argc!=3){
		usage(argv[0]);
		exit(1);
	}
	in_addr_t _ip=inet_addr(argv[1]);
	int _port=atoi(argv[2]);
	int sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); 	
	struct sockaddr_in server;
	socklen_t len=sizeof(server);
	server.sin_family=AF_INET;
	server.sin_port=_port;
	server.sin_addr.s_addr=_ip;
	if(bind(sock,(struct sockaddr*)&server,len)<0){
		perror("bind");
		exit(2);
	}
	char buf[1024];
	while(1){
		ssize_t size=recvfrom( sock,buf, 1023,0,			(struct sockaddr *)&server, &len);
		
		if(size<0){
			perror("read");
			break;
		}else if(size==0){
			printf("server %d close: ip: %s !\n",sock,inet_ntoa(server.sin_addr));
		}
		else{
			printf("get a connect %d... ip:%s,port:%d\n",sock				,inet_ntoa(server.sin_addr),ntohs(server.sin_port));
			buf[size]=0;
			printf("server# %s\n",buf);
		}
	
	}
	return 0;
}

    2.client端

            a.获取有效的IP地址与端口号（port）(此处为需要发送的目标服务器的ip，与广知的port)

            b.将IP与port转为网络通用格式

            c.声明文件描述符 （int _sock），将该文件描述符”注册“为

套接字文件（_sock=socket（AF_INET,SOCK_DGRAM,0））

            d.声明struct sockaddr_in _server结构体,connect（）将目标服务器ip与port写入使用，并与_sock绑定，同时与目标服务器建立连接。

            

     e.使用sendto（）向目标发送UDP报文。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
void usage(char* arg)
{
	printf("Missing Parameters: %s [remote ip :] [remote port :]",arg);
}
int main(int argc,char* argv[])
{
	if(argc!=3){
		usage(argv[0]);
		exit(1);
	}
	in_addr_t _ip=inet_addr(argv[1]);
	int _port=atoi(argv[2]);
	
	int sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(sock<-1){
		perror("socket");
		exit(2);
	}
	struct sockaddr_in server;
	socklen_t len=sizeof(server);
	server.sin_family=AF_INET;
	server.sin_port=_port;
	server.sin_addr.s_addr=_ip;
	if( connect( sock, (struct sockaddr *)&server, len)<0){
		perror("connect");
		exit(3);
	}	
	char buf[1024];

	while(1){
		printf("please Enter:");
		gets(buf);
		if(strcmp(buf,"quit")==0){
			sendto(sock, buf,0,0 ,(struct sockaddr *)&server, len);
			break;
		}
		sendto(sock, buf,strlen(buf),0 ,(struct sockaddr *)&server, len);
	}
	close(sock);
	return 0;
}