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网络编程(二).UDP

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franket
发布2021-09-15 19:59:24
3660
发布2021-09-15 19:59:24
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文章被收录于专栏:技术杂记技术杂记

前言

不同计算机中的进程间通讯奠定了当前网络世界的基础

网络进程间通信是通过 socket 实现的

目前世界上最为流行的就是 TCP/IP 协议栈

这个协议栈中有两种通讯方式

  • TCP
  • UDP

UDP 的通讯过程如下:

udp_sockets.jpg
udp_sockets.jpg

这里分享一下我在学习UDP网络编程过程中的笔记和心得


概要


UDP

UDP不提供复杂的控制机制,利用IP提供 面向无连接 的通信服务。并且它是将应用程序发来的数据在收到的那一刻,立刻按照原样发送到网络上的一种机制。即使是出现网络拥堵的情况下,UDP也无法进行流量控制等避免网络拥塞的行为

此外,传输途中如果出现了丢包,UDP也不负责重发。甚至当出现包的到达顺序乱掉时也没有纠正的功能。如果需要这些细节控制,那么不得不交给由采用UDP的应用程序去处理

换句话说,UDP将部分控制转移到应用程序去处理,自己却只提供作为传输层协议的最基本功能。UDP有点类似于用户说什么听什么的机制,但是需要用户充分考虑好上层协议类型并制作相应的应用程序

Tip: TCP和UDP是OSI模型中的运输层中的协议。TCP提供可靠的通信传输,而UDP则常被用于让广播和细节控制交给应用的通信传输


UDP 编程步骤

服务器端

UDP编程的服务器端一般步骤是:

  • 1、创建一个socket,用函数socket();
  • 2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选
  • 3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();
  • 4、循环接收数据,用函数recvfrom();
  • 5、关闭网络连接;

客户端

UDP编程的客户端一般步骤是:

  • 1、创建一个socket,用函数socket();
  • 2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选
  • 3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选
  • 4、设置对方的IP地址和端口等属性;
  • 5、发送数据,用函数sendto();
  • 6、关闭网络连接;

Tip: 引自 《TCP和UDP的最完整的区别》


代码示例

要求

客户端用UDP将一幅图片或者文件(1M以上)上传到另一台PC上(服务器),并且用diff测试大小。(注意分包)

代码示例

udpserver.c

代码语言:javascript
复制
#include <stdio.h> //perror,printf  相关函数的声明包含在内
#include <netinet/in.h> //sockaddr_in,socket,AF_INET,SOCK_DGRAM,htons,htonl,INADDR_ANY,setsockopt,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,bind,recvfrom,sendto 相关声明和定义包含在内
#include <string.h> //memset 相关函数的声明包含在内
#include <unistd.h> //write,close 相关函数的声明包含在内
#include <fcntl.h> //open,O_RDWR,O_CREAT,O_TRUNC 相关函数的声明和宏定义包含在内

#define MAX_CONN 2
#define BUF_SIZE 1024
#define PORT 9000 

int main()
{
  struct sockaddr_in server_sai,client_sai;
  int sfd=0,res=-1,on=1,recvbytes=0,sendbytes=0,writebytes=0,fa=0;
  int addrlen=sizeof(struct sockaddr);
  char buf[BUF_SIZE];
  char *filename="/tmp/x.download"; //进行各种变量的定义和初始化

  if(-1 == (sfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))) //创建一个IPV4的UDP socket
  {
    perror("socket");
    return res;
  }
  
  server_sai.sin_family=AF_INET; //IPV4 协议族
  server_sai.sin_port=htons(PORT); //9000端口
  server_sai.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); //0.0.0.0 的通配监听
  
  memset(&(server_sai.sin_zero),0,sizeof(server_sai.sin_zero)); //将剩余部分填零

  setsockopt(sfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on)); //closesocket(一般不会立即关闭而经历TIME_WAIT的过程)后想继续重用该socket

  if(-1 == bind(sfd,(struct sockaddr *)&server_sai,sizeof(struct sockaddr))) //将 sfd 和 socket 地址进行绑定
  {
    perror("bind");
    return res;
  }
  
  if (-1==(fa=open(filename,O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0644))) //以写的方式打开目标文件,也就是服务端数据的存放处
  {
    printf("cannot open file:%s\n",filename);
    return res;
  }

  memset(buf,0,sizeof(buf)); //将缓存置零

  int i=0; //设定一个变量来追踪分包数,可选项

  do
  {
    i++; //每分一包,加一次,可选项
    if(-1 == (recvbytes = recvfrom(sfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&client_sai,(socklen_t *)&addrlen))) //从远端获取数据,放到buf中
    {
      perror("recvfrom");
      return res;
    }
    if(-1 == (writebytes = write(fa,buf,recvbytes))) //将buf中的数据写到文件中
    {
      printf("write error on:%s\n",filename);
      return res;
    }
    if(-1  == (sendbytes = sendto(sfd,"DONE",4,0,(struct sockaddr *)&client_sai,sizeof(struct sockaddr)))) //发送一个确认信息给远端,来同步节奏
    {
      perror("sendto");
      return res;
    }
  }while(recvbytes == sizeof(buf)); //如果读到的数据小于一整块,就意味着数据已经读完,跳出循环

  printf("i:%d\nrecvbytes:%d\n",i,recvbytes); //将分包的数目和最后一包数据的大小显示出来,可选项
  
  if(-1  == (sendbytes = sendto(sfd,"DONE",4,0,(struct sockaddr *)&client_sai,sizeof(struct sockaddr)))) //发送一个确认信息给远端
  {
    perror("sendto");
    return res;
  }
  
  close(fa);
  close(sfd); //进行清理操作,关闭所有描述符

  res=0;
  return res;
}

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      • UDP 编程步骤
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