以下知识点来均来自steven先生所著UNP卷一(version3),刚开始学习网络编程,如有不正确之处请大家多多指正。
1、下图是典型的UDP client/server程序所用套接字函数
需要注意的是,UDP不面向连接,故不需要使用connect函数,但使用connect也是可以的,只是作用不再是三次握手建立连接,其作用表现在检测异步错误(asychronous error)和绑定目的地IP和PORT。
2、recvfrom和sendto函数
#include<sys/socket.h> ssize_t recvfrom(int sockfd, void* buff, size_t nbytes, int flags, struct sockaddr* from, socklen_t* addrlen);//后两个参数均为值-结果参数,将获得来自发端的IP地址和及其长度 ssize_t sendto(int sockfd, const void* buff, size_t nbytes, int flags, const struct sockaddr* to, socklen_t addrlen);//后两个参数为指定发送的接收端的IP地址及其长度 //上述函数均返回:若成功则为读或写的字节数,若出错则为-1
3、使用UDP的简单回射client/server
a、服务器代码如下(相对来说,比较简单,易读,不再作解释!)
void dg_echo(int,SA*,socklen_t); int main(int argc, char **argv) { int sockfd; struct sockaddr_in servaddr, cliaddr; sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); Bind(sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr)); dg_echo(sockfd, (SA *) &cliaddr, sizeof(cliaddr)); } void dg_echo(int sockfd, SA *pcliaddr, socklen_t clilen) { int n; socklen_t len; char mesg[MAXLINE]; for ( ; ; ) { len = clilen; n = Recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len);//收到的字节数 Sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len); } }b、客户端代码如下
#include<unp.h> void dg_cli(FILE* fp, int sockfd, const SA* pservaddr, socklen_t servlen); int main(int argc, char** argv) { int sockfd; struct sockaddr_in servaddr; if (argc != 2) err_quit("usage:udpcli <IPaddress>"); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); Inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr); sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); dg_cli(stdin, sockfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr)); exit(0); } void dg_cli(FILE* fp, int sockfd, const SA* pservaddr, socklen_t servlen) { int n; char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1]; while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) { Sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen); n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);//后两个NULL表明不关心数据发送者的协议地址 recvline[n] = 0;//字符串要以\0结尾 Fputs(recvline, stdout); } }
4、数据报的丢失
udp是一个不可靠不面向连接的协议,因而当发送内容大于接收缓冲区时就会产生数据报的丢失。另,当一个客户的数据报丢失,此时得不到服务器的应答,客户将永远阻塞于dg_cli函数中的recvfrom调用。此时可通过设置超时器防止客户永久阻塞在recvfrom函数上。但此时,又无法辨别区分请求丢失和应答丢失。
5、验证接收到的响应(上述客户端可以接收来自任何主机的信息,不具备信息的筛选,于是可设置验证接收到的响应,但又会出现问题,见下文分析)
此方法只针对单宿服务器主机才起作用,多宿主机行不通,具体实现见dg_代码
#include "unp.h" void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen) { int n; char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1]; socklen_t len; struct sockaddr *preply_addr; preply_addr = Malloc(servlen); while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) { Sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen); len = servlen; n = Recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, preply_addr, &len);//由内核返回的套接字地址结构是包含长度字段,故下面比较时也要提前设置好长度字段信息 if (len != servlen || memcmp(pservaddr, preply_addr, len) != 0) { printf("reply from %s (ignored)\n", Sock_ntop(preply_addr, len)); continue; } recvline[n] = 0; /* null terminate */ Fputs(recvline, stdout); } }
弱端系统模型:大多数IP实现接受目的地址为本主机任一IP地址的数据,而不管数据报到达的接口;
强端系统模型:只接受到达接口与目的地址一致的数据报
5、UDP协议两个值得注意的地方
客户PORT一次性绑,而IP可随数据报变动
A的IP绑在sockfd上,但数据报从B的IP接口出,则IP报文包含源A的IP,但仍可以B的IP接口出去。即所谓IP数据报将包含一个不同于外出链路IP地址的源IP地址。
6、UDP的connect函数(使用UDP一对一通信,才调用connect函数吧)
检查是否存在立即可知错误(asyc error,异步错误)
记录对端IP和PORT(好处就是可以使用wirte和read代替sendto和recvfrom),但不会有三次握手过程
7、使用select函数的tcp和udp回射服务器程序(比较好理解,不详细解释),代码见下文#include "unp.h" int main(int argc, char **argv) { int listenfd, connfd, udpfd, nready, maxfdp1; char mesg[MAXLINE]; pid_t childpid; fd_set rset; ssize_t n; socklen_t len; const int on = 1; struct sockaddr_in cliaddr, servaddr; void sig_chld(int); /* 4create listening TCP socket */ listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); Setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));//开启ReuseADDr套接字选项 Bind(listenfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr)); Listen(listenfd, LISTENQ); /* 4create UDP socket */ udpfd = Socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); Bind(udpfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr)); //-------------------------------------------------------------------------------------- Signal(SIGCHLD, sig_chld); /* must call waitpid() *///用于清理defunct进程 FD_ZERO(&rset);//以下两行,初始化描述符集 maxfdp1 = max(listenfd, udpfd) + 1; for ( ; ; ) { FD_SET(listenfd, &rset); FD_SET(udpfd, &rset); if ( (nready = select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL)) < 0) {//通过select函数调用,判别是选用了tcp还是udp if (errno == EINTR)//检测中断 continue; /* back to for() */ else err_sys("select error"); } if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) {//验证是否是tcp连接 len = sizeof(cliaddr); connfd = Accept(listenfd, (SA *) &cliaddr, &len); if ( (childpid = Fork()) == 0) { /* child process */ Close(listenfd); /* close listening socket */ str_echo(connfd); /* process the request */ exit(0); } Close(connfd); /* parent closes connected socket */ } if (FD_ISSET(udpfd, &rset)) {//验证是否是udp连接 len = sizeof(cliaddr); n = Recvfrom(udpfd, mesg, MAXLINE, 0, (SA *) &cliaddr, &len); Sendto(udpfd, mesg, n, 0, (SA *) &cliaddr, len); } } }