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UDP网络编程_udp编程

作者：weixin_40725706 | 2024-02-15 12:04:25

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udp编程

一、UDP的概念

1.1、UDP——面向无连接（无连接，是因为UDP里有了对方的地址，直接发就好）

特点：

          1、邮件系统服务模式的抽象
          2、每个分组都携带完整的目的地址
          3、不能保证分组的先后顺序
          4、不进行分组出错的恢复和重传
          5、不保证数据传输的可靠性 

1.2、UDP协议

 面向无连接的用户数据报协议，在传输数据前不需要先建立连接；目地主机的运输层收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认。

UDP 其它特点
                 1、相比 TCP 速度稍快些
                 2、简单的请求/应答应用程序可以使用 UDP
                 3、对于海量数据传输不应该使用 UDP
                 4、广播和多播应用必须使用 UDP

UDP 应用
                DNS(域名解析)、NFS(网络文件系统)、RTP(流媒体)等

二、网络编程接口socket

2.1、socket 作用

            提供不同主机上的进程之间的通信

2.2、socket 特点

1、socket 也称“套接字”
2、是一种文件描述符,代表了一个通信管道的一个端点
3、类似对文件的操作一样，可以使用 read、write、close 等函数对 socket 套接字进行网络  数据的收取和发送等操作。
4、得到 socket 套接字（描述符）的方法调用 socket()

三、UDP编程C/S架构

四、创建 socket 套接字

头文件：

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

            int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：

           创建一个套接字，返回一个文件描述符
参数：
            domain：通信域，协议族
                           AF_UNIX     本地通信
                           AF_INET     ipv4网络协议（常用）
                           AF_INET6   ipv6网络协议
                           AF_PACKET 底层接口

             type：套接字的类型 
                          SOCK_STREAM 流式套接字（TCP）
                          SOCK_DGRAM 数据报套接字（UDP）本章学习UDP
                          SOCK_RAW 原始套接字（用于链路层）
             protocol：附加协议，如果不需要，则设置为0
 返回值：
               成功：文件描述符
               失败：‐1

 特点：

           创建套接字时，系统不会分配端口
           创建的套接字默认属性是主动的，即主动发起服务的请求;当作为服务器时，往往需要修改为被动的。

五、创建UDP套接字

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <sys/socket.h>
  3. #include <sys/types.h>
  4. #include <stdlib.h>
  5.  
  6.  int main(int argc, char const *argv[])
  7.  {
  8.   //使用socket函数创建套接字
  9.   //创建一个用于UDP网络编程的套接字
  10.    int sockfd;
  11.    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == ‐1)
  12.  {
  13.     perror("fail to socket");
  14.     exit(1);
  15.    }
  16.  
  17.     printf("sockfd = %d\n", sockfd);
  18.  
  19.     return 0;
  20.  }

运行结果

sockfd = 3 

六、UDP编程——发送、绑定、接收数据

6.1、发送数据——sendto（）函数

头文件

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

            ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能：

            发送数据
参数：
                sockfd：文件描述符，socket的返回值
                     buf：要发送的数据
                     len：buf的长度
                  flags：标志位
                               0 阻塞   （基本都设置为0）
                              MSG_DONTWAIT 非阻塞
           dest_addr：目的网络信息结构体（需要自己指定要给谁发送）
               addrlen：dest_addr的长度
返回值：
                   成功：发送的字节数
                   失败：‐1

此函数，重点 ：const struct sockaddr *dest_addr   如何构建

通过man手册查询：sockaddr通用结构体

头文件:

                 #include <netinet/in.h>

函数结构体：
                      struct sockaddr
                   {
                       sa_family_t sa_family;   // 2字节
                       char sa_data[14]           //14字节
                    };

 但是，在网络编程中经常使用的结构体sockaddr_in

6.2、sockaddr_in（重点）

头文件：

                #include <netinet/in.h>

 函数结构体：

 
 struct sockaddr_in
    {
        sa_family_t sin_family;            //协议族 2字节
        in_port_t sin_port;                    //端口号 2字节
        struct in_addr sin_addr;       //ip地址 4字节
        char sin_zero[8]                       //填充，不起什么作用 8字节
          };

   struct in_addr
      {
      in_addr_t s_addr;                       //ip地址 4字节
             };

 6.2.1、sockaddr_in使用说明

           在定义源地址和目的地址结构的时候，选用struct sockaddr_in;
  例：
           struct sockaddr_in my_addr;
          当调用编程接口函数，且该函数需要传入地址结构时需要用struct sockaddr进行强制转换
例：
         bind(sockfd,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr));

七、向"网络调试助手"发送消息（作为服务器）

        设置网络调试助手（在windows下运行的软件）中的属性


注意：ip地址不能随意设置，必须是当前windows的ip地址

 八、unbantu下客户端发送给windows下运行"网络调试助手"

  1. #include<stdio.h>
  2. #include <sys/types.h>         
  3. #include <sys/socket.h>
  4. #include<stdlib.h>
  5. #include <unistd.h>
  6. #include <netinet/in.h>
  7. #include <arpa/inet.h>
  8. #include<string.h>
  9.  
  10.  
  11. #define N 128
  12.  
  13.  
  14.  
  15. int main(int argc, char **argv)
  16. {
  17. 	if(argc<3)
  18.   {
  19. 	  fprintf(stderr,"%s ip post",argv[0]);
  20. 	   exit(1);
  21. 	   }
  22.  
  23. 	int sockfd;
  24.  
  25. 	if((sockfd=socket(AF_INET, SOCK_DGRAM,0))==-1)
  26. 	{
  27. 	   perror("fail to sockfd");
  28. 	   exit(1);
  29. 		
  30. 		}	
  31.      
  32. 	printf("sockfd = %d \n",sockfd);
  33.     
  34. 	struct sockaddr_in  myaddr;
  35.  
  36. 	myaddr.sin_family=AF_INET;
  37. 	myaddr.sin_port =htons(atoi(argv[2]));
  38. 	myaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
  39.     
  40.     socklen_t addrlen=sizeof(myaddr);
  41.     
  42. 	char buf[N]="";
  43.  
  44. 	while(1)
  45. 	{	
  46.       fgets(buf,N,stdin);
  47.  
  48.   //    buf[strlen(buf)-1]='\0';   //有这句话，不会换行
  49.  
  50.       if(sendto(sockfd,buf,N,0,(struct sockaddr*)&myaddr,addrlen)==-1)
  51. 	{
  52. 		perror("sendto fail");
  53. 		exit(1);
  54. 		
  55. 		}	
  56.   	
  57. 	   }
  58. 	close(sockfd);
  59. 	return 0;
  60. 	}

运行结果

 

九、unbantu作为服务器接收数据，网络调试助手作为客户端发送数据 

 9.1、服务器为客户端服务，因此需要有固定的ip和端口号——bind函数绑定

头文件：

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

          int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
功能：

          将套接字与网络信息结构体绑定
参数：
           sockfd：文件描述符，socket的返回值
              addr：网络信息结构体
    struct sockaddr：通用结构体（一般不用）
            使用网络信息结构体 sockaddr_in

结构体头文件

               #include <netinet/in.h>
 结构体函数

               struct sockaddr_in
               addrlen：addr的长度
 返回值：
               成功：0
               失败：‐1

 9.2、sockaddr_in使用说明

头文件：

                #include <netinet/in.h>

 函数结构体：

 
 struct sockaddr_in
    {
        sa_family_t sin_family;            //协议族 2字节
        in_port_t sin_port;                    //端口号 2字节
        struct in_addr sin_addr;       //ip地址 4字节
        char sin_zero[8]                       //填充，不起什么作用 8字节
          };

   struct in_addr
      {
      in_addr_t s_addr;                       //ip地址 4字节
             };

 9.3、bind的绑定示例

  1. #include<stdio.h>
  2. #include <sys/types.h>         
  3. #include <sys/socket.h>
  4. #include<stdlib.h>
  5. #include <netinet/in.h>
  6. #include <arpa/inet.h>
  7.  
  8.  
  9. int main(int argc , char **argv[])
  10. {
  11. 	
  12. 	int sockfd;
  13.  
  14.     if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1)
  15. 	{
  16. 		perror("fail to sockfd");
  17. 		exit(1);
  18. 		
  19. 		}
  20.      printf("sockfd= %d\n",sockfd);
  21.  
  22.     //bind的函数	 
  23. 	struct sockaddr_in mysockaddr;
  24.  
  25. 	mysockaddr.sin_family=AF_INET;
  26. 	mysockaddr.sin_port =htons(8080);
  27. 	mysockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("10.152.203.29");
  28.     
  29.     socklen_t addrlen = sizeof(mysockaddr);
  30.  
  31.    	if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&mysockaddr,addrlen)==-1)
  32. 	{
  33. 		perror("fail to bind");
  34. 		exit(1);
  35. 		
  36. 		}
  37. 	
  38. 	}

补充知识：

                 inet_addr

头文件：

              #include <sys/socket.h>
              #include <netinet/in.h>
              #include <arpa/inet.h>
函数：
             in_addr_t    inet_addr(const char *cp);
 功能：

             将点分十进制ip地址转化为整形数据

              此转换的整形数据也是网络字节序
 参数：
              cp：点分十进制的IP地址
 返回值：
              成功：整形数据
 

 atoi函数（字符串转化成整数）

 头文件

                  #include<stdlib.h>
函数

               int atoi(const char *nptr);
功能
              把字符串转化为int类型
返回

             返回转换后的整型数。

端口号，在我们输入时候，是以字符串形式表达，而我们的结构sockaddr_in 接收的是 整形

因此需要：  atoi(端口号)     变为整形数。 

只是转为整形数，还不行，由于不同计算机之间通讯，需要转换自己的字节序为网络字节序

因此需要： htons(atoi(端口号));

十、接收到数据——recvfrom函数 

头文件

                  #include <sys/types.h>
                  #include <sys/socket.h>
函数
         ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,5 struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能：

            接收数据
参数：

               sockfd：文件描述符，socket的返回值
                    buf：保存接收的数据
                    len：buf的长度
                 flags：标志位
                                        0 阻塞（基本都设置0）
                                        MSG_DONTWAIT 非阻塞
                 src_addr：源的网络信息结构体（自动填充，定义变量传参即可）

                 会自动接收对方的ip地址，和端口号，存放此结构体中
                 addrlen：src_addr的长度
 返回值：
               成功：接收的字节数
                失败：‐1

 10.1、recvfrom函数示例

  1. #include<stdio.h>
  2. #include <sys/types.h>         
  3. #include <sys/socket.h>
  4. #include<stdlib.h>
  5. #include <netinet/in.h>
  6. #include <arpa/inet.h>
  7. #include <unistd.h>
  8. #include <netinet/in.h>
  9. #include <arpa/inet.h>
  10. #define N 128
  11.  
  12. int main()
  13. {
  14.  char buf[N]="";
  15.  
  16. 	 struct sockaddr_in recvfrom_addr;
  17.      socklen_t recvfrom_addrlen = sizeof(recvfrom_addr);
  18.  
  19.      while(1)
  20. {		 
  21.      if(recvfrom(sockfd,buf,N,0,(struct sockaddr *)&recvfrom_addr,&recvfrom_addrlen)==-1)
  22. 		{
  23. 			
  24. 			perror("fail to recvfrom");
  25. 			exit(1);
  26. 			}
  27.  
  28. 			
  29.         printf("%s\n",buf);	
  30.  }
  31.   return 0;
  32. }

十一、unbantu作为服务端 （代码示例）

  1. #include<stdio.h>
  2. #include <sys/types.h>         
  3. #include <sys/socket.h>
  4. #include<stdlib.h>
  5. #include <netinet/in.h>
  6. #include <arpa/inet.h>
  7. #include <unistd.h>
  8. #include <netinet/in.h>
  9. #include <arpa/inet.h>
  10.  
  11.  
  12. #define N 128
  13. int main(int argc , char *argv[])
  14. {
  15.     if(argc<3)
  16. 	{
  17. 	   	
  18. 	  fprintf(stderr, "%s ip port ",argv[0]);
  19. 	  exit(1);
  20. 		
  21. 		}	
  22.   
  23.  
  24. 	int sockfd;
  25.  
  26.     if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1)
  27. 	{
  28. 		perror("fail to sockfd");
  29. 		exit(1);
  30. 		
  31. 		}
  32.      printf("sockfd= %d\n",sockfd);
  33. 	 
  34. 	struct sockaddr_in mysockaddr;
  35.  
  36. 	mysockaddr.sin_family=AF_INET;
  37. 	mysockaddr.sin_port =htons(atoi(argv[2]));
  38. 	mysockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
  39.     
  40.     socklen_t addrlen = sizeof(mysockaddr);
  41.        
  42.     
  43.    	if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&mysockaddr,addrlen)<0)
  44. 	{
  45. 		perror("fail to bind");
  46. 		exit(1);
  47. 		
  48. 		}
  49.        
  50. 	 
  51. 	 char buf[N]="";
  52. 	 struct sockaddr_in recvfrom_addr;
  53.      socklen_t recvfrom_addrlen = sizeof(recvfrom_addr);
  54.  
  55.      while(1)
  56. {		 
  57.      if(recvfrom(sockfd,buf,N,0,(struct sockaddr *)&recvfrom_addr,&recvfrom_addrlen)==-1)
  58. 		{
  59. 			
  60. 			perror("fail to recvfrom");
  61. 			exit(1);
  62. 			}
  63.  
  64. 			
  65.         printf("%s\n",buf);	
  66.  }
  67.   
  68. 	return 0;
  69. 	}

 运行结果

 注意：当我们关掉unbantu服务端程序时，如果在运行同一个端口号，会遇到运行错误。需要换一个端口号才可以运行成功。

当我们发送信息时，先把发送的内容写进buf里，然后再传输给对方。当我们再继续发信息时，原先buf里面装的内容不会清除，如果发的信息多，能覆盖之前buf内容，则输出正常。如果发的信息少，不能覆盖原先的buf的内容，只覆盖前面几个数据，后面原先的数据，照常发送给对方。

十二、客户端发信息并能接收服务端回信息（更完善） 

12.1、客户端示例代码

  1. #include<stdio.h>
  2. #include <sys/types.h>         
  3. #include <sys/socket.h>
  4. #include<stdlib.h>
  5. #include <unistd.h>
  6. #include <netinet/in.h>
  7. #include <arpa/inet.h>
  8. #include<string.h>
  9.  
  10.  
  11. #define N 128
  12.  
  13.  
  14.  
  15. int main(int argc, char **argv)
  16. {
  17. 	if(argc<3)
  18.   {
  19. 	  fprintf(stderr,"%s ip post",argv[0]);
  20. 	   exit(1);
  21. 	   }
  22.  
  23. 	int sockfd;
  24.  
  25. 	if((sockfd=socket(AF_INET, SOCK_DGRAM,0))==-1)
  26. 	{
  27. 	   perror("fail to sockfd");
  28. 	   exit(1);
  29. 		
  30. 		}	
  31.      
  32. 	printf("sockfd = %d \n",sockfd);
  33.     
  34. 	struct sockaddr_in  myaddr;
  35.  
  36. 	myaddr.sin_family=AF_INET;
  37. 	myaddr.sin_port =htons(atoi(argv[2]));
  38. 	myaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
  39.     
  40.     socklen_t addrlen=sizeof(myaddr);
  41.     
  42. 	char buf[N]="";
  43. 	
  44.  
  45. 	while(1)
  46. 	{
  47. 	  char context[50]="";	
  48.       fgets(buf,N,stdin);
  49.  
  50.   //    buf[strlen(buf)-1]='\0';  
  51.  
  52.       if(sendto(sockfd,buf,N,0,(struct sockaddr*)&myaddr,addrlen)==-1)
  53. 	{
  54. 		perror("sendto fail");
  55. 		exit(1);
  56. 		
  57. 		}	
  58.   	  
  59. 	 
  60.  
  61.       if(recvfrom(sockfd,context,sizeof(context),0,(struct sockaddr*)&myaddr,&addrlen)==-1)
  62. 	  {
  63. 		   perror("fail to recvfrom");
  64. 		   exit(1);
  65. 		   }
  66. 	  
  67. 	  printf("from server: %s\n", context);
  68.  
  69.  
  70. 	   }
  71. 	   close(sockfd);
  72. 	
  73. 	return 0;
  74. 	}

12.2、服务端示例代码

  1. #include<stdio.h>
  2. #include <sys/types.h>         
  3. #include <sys/socket.h>
  4. #include<stdlib.h>
  5. #include <netinet/in.h>
  6. #include <arpa/inet.h>
  7. #include <unistd.h>
  8. #include <netinet/in.h>
  9. #include <arpa/inet.h>
  10. #include<string.h>
  11.  
  12. #define N 128
  13. int main(int argc , char *argv[])
  14. {
  15.     if(argc<3)
  16. 	{
  17. 	   	
  18. 	  fprintf(stderr, "%s ip port ",argv[0]);
  19. 	  exit(1);
  20. 		
  21. 		}	
  22.   
  23.  
  24. 	int sockfd;
  25.  
  26.     if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1)
  27. 	{
  28. 		perror("fail to sockfd");
  29. 		exit(1);
  30. 		
  31. 		}
  32.      printf("sockfd= %d\n",sockfd);
  33. 	 
  34. 	struct sockaddr_in mysockaddr;
  35.  
  36. 	mysockaddr.sin_family=AF_INET;
  37. 	mysockaddr.sin_port =htons(atoi(argv[2]));
  38. 	mysockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
  39.     
  40.     socklen_t addrlen = sizeof(mysockaddr);
  41.        
  42.     
  43.    	if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&mysockaddr,addrlen)<0)
  44. 	{
  45. 		perror("fail to bind");
  46. 		exit(1);
  47. 		
  48. 		}
  49.        
  50. 	
  51. 	 char buf[N]="";
  52. 	 struct sockaddr_in recvfrom_addr;
  53.      socklen_t recvfrom_addrlen = sizeof(recvfrom_addr);
  54.  
  55.      while(1)
  56. {		
  57.          char text[50]=""; 
  58.      if(recvfrom(sockfd,buf,N,0,(struct sockaddr *)&recvfrom_addr,&recvfrom_addrlen)==-1)
  59. 		{
  60. 			
  61. 			perror("fail to recvfrom");
  62. 			exit(1);
  63. 			}
  64.  
  65.           printf("ip：%s ，port：%d\n", inet_ntoa(recvfrom_addr.sin_addr), ntohs(recvfrom_addr.sin_port));	
  66.           printf("%s\n",buf);
  67.  
  68.           strcat(text, " *_*");
  69.  
  70.          if(sendto(sockfd, text, sizeof(text), 0, (struct sockaddr *)&recvfrom_addr, addrlen) < 0)
  71.            {
  72.             perror("fail to sendto");
  73.                 exit(1);
  74.                 }
  75. 	
  76.  }
  77.     close(sockfd);
  78.   
  79. 	return 0;
  80. 	}

 运行结果

可以实现多并发 

 

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