socket编程---UDP

本文主要是介绍socket编程---UDP，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

socket编程---UDP

　　无论发多大的包，IP层和链路层都会把你的包进行分片发送，一般局域网就是1500左右，广域网就只有几十字节。分片后的包将经过不同的路由到达接收方，对于UDP而言，要是其中一个分片丢失，那么接收方的IP层将把整个发送包丢弃，这就形成丢包

头文件

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

函数原型

int sendto (int s, const void *buf, int len, unsigned int flags, const struct sockaddr *to, int tolen);
int recvfrom(int s, void *buf, int len, unsigned int flags, struct sockaddr *from, int *fromlen);

server

/*************************************************************************
    > File Name: server.c
    > Author: Chen
    > Mail: 971859774@qq.com 
    > Created Time: 2018年11月12日 星期一 21时30分34秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>
#include "my_err.h"
#define SERV_PORT 9877

void dg_ser(int sockfd,struct sockaddr * cliaddr,socklen_t clilen)
{
    char msg[MAXLINE];
    memset(msg,sizeof(msg),0);
    int index=0;
    while(1)
    {
        socklen_t len=clilen;

        int n=recvfrom(sockfd,msg,MAXLINE,0,cliaddr,&len);
        char m[len];
        printf("server receive from %s, message: %s",inet_ntop(AF_INET,cliaddr,m,len),msg);
        sendto(sockfd,msg,n,0,cliaddr,len);
    }
    return;
}

int main(int argc,char **argv)
{
    int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

    struct sockaddr_in servaddr,cliaddr;
    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_port=htons(SERV_PORT);
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

    bind(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
    char msg[sizeof(servaddr)];
    printf("server adress: %s\n",inet_ntop(AF_INET,(struct sockaddr *)&servaddr,msg,sizeof(servaddr)));
    dg_ser(sockfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,sizeof(cliaddr));

    return 0;
}

调用connect的client

/*************************************************************************
    > File Name: client.c
    > Author: Chen
    > Mail: 971859774@qq.com 
    > Created Time: 2018年11月12日 星期一 20时47分06秒
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <strings.h>
#include "my_err.h"
#define SERV_PORT 9877

void dg_cli(int sockfd,const struct sockaddr* servaddr,socklen_t servlen)
{
    char sendline[MAXLINE],recvline[MAXLINE+1];

    //调用connect的udp套接字
    int res=connect(sockfd,(struct sockaddr *)servaddr,servlen);
    if(res<0)
    {
        fprintf(stderr,"connect error\n");
        exit(0);
    }
    
    /*利用connect确定外出接口，因为connect udp套接字的时候，内核自动选
     *(假设未显示调用bind)，本地ip地址通过为目的ip地址搜索路由表得到的
     *外出借口，然后选用该接口的主ip地址而选定
     */
    struct sockaddr_in cliaddr;
    socklen_t len=sizeof(cliaddr);
    getsockname(sockfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&len);
    char m[len];
    printf("local address: %s\n",inet_ntop(AF_INET,(struct sockaddr *)&cliaddr,m,len));

    while(fgets(sendline,MAXLINE,stdin)!=NULL)
    {
        /*
         * 如果此时服务器未启动，客户将永远阻塞在recvfrom中。
         * 愿意：在客户像服务器发送udp数据报之前，先进行一次arp的请求答应
         * 交换，这个 请求交换放在tcpdump中输出中，服务器相应一个端口不可
         * 达错误，这也成为异步错误，该错误有sendto引起，但sendto却成功返回
         * ，udp输出操作成功返回仅仅表示接口接口队列中具有存放形成的ip数据
         * 报的空间，对于udp套接字，由它引发的错误却不返回给他
         */
        
        size_t fw=write(sockfd,sendline,strlen(sendline));
        if(fw<0)
        {
            fprintf(stderr,"write error\n");
            exit(0);
        }

        size_t n=read(sockfd,recvline,MAXLINE);
        char *msg=strerror(errno);
        if(errno==111)
        {
            fprintf(stderr,"%s\n",msg);
            exit(1);
        }

        if(n<0)
        {
            fprintf(stderr,"read error\n");
        }

        recvline[n]='\0';
        fputs(recvline,stdout);

        bzero(sendline,MAXLINE);
        bzero(recvline,MAXLINE);
    }
    return;
}

int main(int argv,char **argc)
{
    if(argv!=2)
        err_quit("please input address");

    /*
     * 客户必须给出服务器的ip和端口号，一般来说客户的端口号和ip由内核自动
     * 选则，临时端口号是在第一次sendto时一次性选定的不能改，ip可以变动。
     * 也可用bind指定
     */
    struct sockaddr_in servaddr;
    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET,argc[1],&servaddr.sin_addr);

    int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    
    dg_cli(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
    return 0;
}

没有调用connect的client

/*************************************************************************
    > File Name: client.c
    > Author: Chen
    > Mail: 971859774@qq.com 
    > Created Time: 2018年11月12日 星期一 20时47分06秒
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <strings.h>
#include "my_err.h"
#define SERV_PORT 9877

void dg_cli(int sockfd,const struct sockaddr* servaddr,socklen_t servlen)
{
    char sendline[MAXLINE],recvline[MAXLINE];

    while(fgets(sendline,MAXLINE,stdin)!=NULL)
    {
        /*
         * 如果此时服务器未启动，客户将永远阻塞在recvfrom中。
         * 原因：在客户像服务器发送udp数据报之前，先进行一次arp的请求答应
         * 交换，这个 请求交换放在tcpdump中输出中，服务器相应一个端口不可
         * 达错误，这也成为异步错误，该错误有sendto引起，但sendto却成功返回
         * ，udp输出操作成功返回仅仅表示接口接口队列中具有存放形成的ip数据
         * 报的空间，对于udp套接字，由它引发的错误却不返回给他
         */
        sendto(sockfd,sendline,strlen(sendline),0,servaddr,servlen);
        
        //接受返回来的套接字,判断返回的信息是不是服务器返回的信息
        struct sockaddr *rep_ser=malloc(servlen);
        socklen_t len=servlen;
        int n=recvfrom(sockfd,recvline,MAXLINE,0,rep_ser,&len);

        char msg[len];
        if(len!=servlen||memcmp(servaddr,rep_ser,len)!=0)
        {
            printf("reply from %s (ignore)\n",inet_ntop(AF_INET,rep_ser,msg,len));
            continue;
        }
        
        printf("server adress: %s\n",inet_ntop(AF_INET,rep_ser,msg,len));
        recvline[n]='\0';
        printf("refelect send message:");
        fputs(recvline,stdout);
    }
    return;
}

int main(int argv,char **argc)
{
    if(argv!=2)
        err_quit("please input address");

    /*
     * 客户必须给出服务器的ip和端口号，一般来说客户的端口号和ip由内核自动
     * 选则，临时端口号是在第一次sendto时一次性选定的不能改，ip可以变动。
     * 也可用bind指定
     */
    struct sockaddr_in servaddr;
    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET,argc[1],&servaddr.sin_addr);

    int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    
    dg_cli(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
    return 0;
}

udp的connect

　　UDP的connect没有三次握手过程，内核只是检测是否存在立即可知的错误（如一个显然不可达的目的地），

　　记录对端的的IP地址和端口号，然后立即返回调用进程。

1. 未连接UDP套接字(unconnected UDP socket)：新创建UDP套接字默认如此；
2. 已连接UDP套接字(connected UDP socket)：对UDP套接字调用connect的结果。

　　对于已连接UDP套接字，与默认的未连接UDP套接字相比

1. 再不能给输出操作指定目的IP地址和端口号。sendto改用write或send，写到已连接UDP套接字上的任何内容都自动发送到由connect指定的协议地址（如IP地址和端口号）。已连接UDP套接字调用sendto，不能指定目的地址。其第五个参数必须为空指针，第六个参数应为0或不考虑。
2. 可不使用recvfrom以获悉数据报的发送者，改用read、recv或recvmsg。在已连接UDP套接字上，由内核为输入操作返回的数据报只有来自connect所制定协议地址的数据报。这样就限制一个已连接UDP套接字能且仅能与一个对端交换数据报。
3. 由已连接UDP套接字引发的异步错误会返回给它们所在的进程，而未连接UDP套接字不接受任何异步错误。

POSIX规范指出，在未连接UDP套接字上不指定目的地址的输出操作应该返回ENOTCONN，而不是EDESTADDRREQ

　　应用进程首先调用connect指定对端的IP地址和端口号，然后使用read和write与对端进程交换数据。来自任何其他IP地址或端口的数据报不投递给这个已连接套接字，UDP将丢弃它们并生成相应的ICMP端口不可达错误。

　　UDP客户进程或服务器进程只在使用自己的UDP套接字与确定的唯一对端进行通信时，才可以调用connect。

　　调用connect的通常是UDP客户，不过有些网络应用中的UDP服务器会与单个客户长时间通信（如TFTP），此时客户和服务器都有可能调用connect。

　　DNS客户、服务器与connect函数的例子：

　　用于一个已连接UDP套接字的进程可出于以下目的之一会再次调用connect

1. 指定新的IP地址和端口号
2. 断开套接字

 　　断开一个已连接的udp套接字，再次调用connect函数时，把套接字的地址结构的地址族成员（IPv4：sin_family；IPv6：sin6_famliy）设置为AF_UNSPEC会返回一个EAFNOSUPPORT错误。

　　在未连接到udp套接字上调用sendto时

1. 连接套接字
2. 输出第一个数据报
3. 断开套接字链接
4. 链接套接字
5. 输出第二个数据报
6. 断开套接字的连接

　　connect后两次write

1. 连接套接字
2. 输出第一个数据报
3. 输出第二个数据报

　　性能：当进程知道自己要给同一个目的地址发送多个数据报时，显式连接套接字效率更高。而临时连接未连接的UDP套接字大约会消耗每个UDP传输三分之一的开销

void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
    int n;
    char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];
    if (connect(sockfd, (SA*)pservaddr, servlen) < 0){
        cout<<"conn error!"<<endl;
        exit(0);
    }
    else
        cout<<"conn succ!"<<endl;

    while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL){
        if (write(sockfd, sendline, strlen(sendline)) < 0){
            cout<<"write error"<<endl;
            exit(0);
        }

        if ( (n = read(sockfd, recvline, MAXLINE)) < 0){
            cout<<"read error"<<endl;
            exit(0);
        }

        recvline[n] = 0;
        fputs(recvline, stdout);

        bzero(sendline, MAXLINE);
        bzero(recvline, MAXLINE);
    }
}

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