03 Linux环境下的UDP编程

桃扇骨 2022-04-02 08:10 178阅读 0赞

插座第三个参数传0，表示默认协议，流式协议的典型代表就是TCP协议，报式协议的典型代表就是UTP协议。

### 名词解释： ###

**BSD：（**[Berkeley][] [Software][] [Distribution][] 伯克利发布的软件套件**），**主要是网络部分。

### 本地套接字： ###

本地套接字是的的的的Unix中的中进程间通讯方式，支持进程间的通信，但不能使用在跨计算机的通信中，服务端与客户端的通信流程基本与网络套接字一致，但在形式上有两点不同：

1.  创建插座时，传入的域参数不同。域参数应该传入本地套接字AF\_UNIX，AF\_LOCAL或AP\_UNIX，PF\_LOCAL。
    
    1.  AF：地址族，一般传入地址时使用。
    2.  PF：协议族，一般传入协议时使用。
    3.  但是宏定义的值相同，一般可以混用。
2.  绑定的地址需要使用sockaddr\_un结构体，struct sockaddr\_un结构有两个参数：sun\_family，sun\_path.sun\_family只能是AF\_LOCAL或AF\_UNIX，而sun\_path是本地文件的路径。通常将文件放在/ tmp目录下。
    
    1.  addr.sun\_family = AF\_UNIX;
    2.  的的的strcpy（addr.sun\_path中中中，“server.sock”）;
    3.  ret = bind（sockfd，（struct sockaddr \*）＆addr，sizeof（addr））;
3.  所以还需要对文件进行验证，如果文件存在绑定就会报错。

addr.sun\_family = AF\_UNIX;  
的strcpy（addr.sun\_path中，“server.sock”）;  
ret = bind（sockfd，（struct sockaddr \*）＆addr，sizeof（addr））;

参考：[https][]：[//www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2011/04/24/2026433.html][https]

### Linux下的UDP套接字编程 ###

UDP协议一般用于即时通讯的应用开发，它们对于数据的及时性要求较高，TCP的连接，验证等机制都会降低数据的传送效率。但考虑到数据的完整性问题，一些大型网络公司就会使用到udp + tcp的形式，在传输层使用UDP，在应用层使用自定义的协议，添加类似于TCP的校验方式，弥补UDP的丢包现象。

弥补UDP丢包的应用层方法，可以改变数据接收端缓冲区的大小，尽量减少缓冲区已满造成数据丢失的现象。

int n = 220 * 1024;//这是一个在应用中得出的最优值。
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &n, sizeof(n));

两个函数：服务端参数：

recvfrom（connfd，buf，strlen（buf），0，（struct sockaddr \*）＆addr，＆len）; //此处的地址与LEN都是传入传出参数，获取的客户端的信息，用作之后的SENDTO函数参数。

sendto（sockfd，buf，n，0，（struct sockaddr \*）＆addr，len）; //按照指定的地址将数据发送给客户端，所以此处的LEN参数不需要取地址。若客户端不先行发送数据，服务端就无法得知其地址，无法主动发送数据。

### UDP实现广播 ###

TCP / IP协议栈中，只有UDP可以广播。

**网管地址（网管号）：**主机号为全0的IP地址所有访问外网的请求都由这个网管转发，当然也可以在此网关处设置限制。

**广播地址：**主机号为全1的IP地址为广播地址当发出一个目的地址为广播地址的分组（封包）时，它将被分发给该网段上的所有计算机。

IP：192.168.42.255（广播）

IP：192.168.42.1（网管）

的的sockfd默认不支持广播，需要通过调用setsockopt的的函数进行修改，开放广播权限。

flag = 1;
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &flag, sizeof(flag));

需要注意：

1.  127.0.0.0是本地会环地址，从网卡的发送端出去，在本地接收端返回，可以用于测试本地的C / S程序。
2.  在服务器中，0.0.0.0指的是本机上的所有（任意）IPV4地址，如果一个主机有两个IP地址，192.168.1.1和10.1.2.1，并且该主机上的一个服务监听的地址是0.0 .0.0，那么通过两个IP地址都能够访问该服务。当然在服务器端也可以使用，还可以用INADDR\_ANY（宏定义值为0）来代替。
3.  然而对于Linux的发行版本的实际实现中，需要使用客户端需要使用任意地址，不然使用本地某个具体地址就会接收不到广播。
4.  在同一局域网内的不同主机可以拥有两个相同的IP，即IP冲突。
5.  在同一台计算机中的IP地址与端口号不能在程序运行时重用，在不同计算机中可以使用相同的端口号实现广播，发送方向也可以指向同一端口号。

注意：客户端地址需要使用任意，否则接收不到广播信息。这是必须的。

贴出以下实现代码：

server.c

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    
    #include <sys/socket.h>
    #include <arpa/inet.h>
    
    #define SIZE 128
    
    #define BROADCAST_IP "192.168.16.255" //C类IP地址
    #define CLIENT_PORT 9000
    
    #define SERVER_PORT 8000
    
    int main(void)
    {
    	int ret = -1;
    	int sockfd = -1;
    	int flag = -1;
    	char buf[SIZE];
    	struct sockaddr_in addr;
    	struct sockaddr_in from;
    	socklen_t len = sizeof(from);
    	
    	//1.创建套接字
    	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    	if (-1 == sockfd) {
    		perror("socket");
    		return 1;
    	}
    	printf("sockfd :%d\n", sockfd);
    	//2.绑定
    	memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    	addr.sin_family = AF_INET;
    	addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    	addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    	
    	ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    	if (-1 == ret) {
    		perror("bind");
    		return 1;
    	}
    	
    	flag = 1;
    	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &flag, sizeof(flag));
    	/* 构造client地址 IP + 端口,因为是服务器主动发送数据，
    	 * 所以需要知道客户端的端口号，与之前基于TCP的C/S模型相比，
    	 * 之前的一般由客户端主动访问服务端，而客户端的端口号是随机获取的。
    	 * 而对于广播，是一种不同的业务需求，
    	 * 需要服务端向范围IP端口发送数据，这时候就很有必要知道客户端程序的端口号。
    	 * 所以此时服务端的端口号反倒不重要了，可以随机获取。*/
    	memset(&from, 0, sizeof(from));
    	from.sin_family = AF_INET;
    	from.sin_port = htons(9000);
    	inet_pton(AF_INET, BROADCAST_IP, &from.sin_addr.s_addr);
    
    	//3.循环接收客户端数据
    	int i = 0;
    //	memset(buf, 0, SIZE);
    	while (1) {
    		sprintf(buf, "Drink %d glasses of water", i++);//有一端添加换行符即可。
    		sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&from, sizeof(from));
    		printf("--->发出数据\n");
    		
    		usleep(100000);
    	}
    
    	//4.关闭文件描述符
    	close(sockfd);
    	
    	return 0;
    }

client.c

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    
    #include <arpa/inet.h>
    #include <sys/socket.h>
    
    #define SIZE 128
    #define CLIENT_PORT 9000
    
    int main(void)
    {
    	int ret = -1;
    	int sockfd = -1;
    	char buf[SIZE];
    	struct sockaddr_in addr;
    	int len = -1;
    
    	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    	if (-1 == sockfd) {
    		perror("socket");
    		return 1;
    	}
    
    	//初始化本地地址
    	//相当于INADDR_ANY
    	//区分127.0.0.1
    	memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    	addr.sin_family = AF_INET;
    	addr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);
    	ret = inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &addr.sin_addr.s_addr);
    	if (-1 == ret) {
    		printf("inet_pton");
    		return 1;
    	}
    	ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    	if (0 == ret) 
    		printf("...bind ok...\n");
    	
    	memset(buf, 0, SIZE);
    	/* 从网络中读取的数据，传输过来的字符串结束标记的'\0'是会被忽略的。
    	 * 所以一定要注意将接受端的容器清空，这样才能够保证不读取客户端未
    	 * 清空的buf后的错误数据。所以，最重要的问题就是：
    	 *		1.网络传输中尾0被忽略。
    	 *		2.客户端接收时没有将容器即使清零。*/
    	while (1) {
    		len = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, 0);
    		printf("ret = %d\n", len);
    		printf("--->%s\n", buf);
    	}
    	
    	close(sockfd);
    	return 0;
    }

### TCP UDP与 ###

TCP：面向连接的可靠数据包传递------对当前网络环境做完全弥补

优点：**稳定**

1.  数据稳定：------丢包回传的回执机制。
2.  速率稳定：------使用TCP方式传递的数据包在网络稳定的情况下经过的路由是固定的。
3.  流量稳定：------滑动窗口，对每次发送的数据量进行限制。

缺点：

1.  效率低：回执
2.  传输速度慢：滑动窗口

使用场景：

1.  大文件传输
2.  重要文件传输

UDP：无连接的不可靠报文传递------对当前网络环境做完全不弥补，还原当前的网络状态。

优点：效率高，速度快

缺点：不稳定：数据，速率，流量。

使用场景：对实时性要求较高。

[Berkeley]: https://baike.baidu.com/item/Berkeley
[Software]: https://baike.baidu.com/item/Software
[Distribution]: https://baike.baidu.com/item/Distribution
[https]: https://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2011/04/24/2026433.html