基本套接字編程（7） -- udp篇
1. UDP概述
UDP 是User Datagram Protocol的簡稱， 中文名是用戶數據報協議，是OSI（Open System Interconnection，開放式系統互聯） 參考模型中一種無鏈接的傳輸層協議，提供面向事務的簡單不可靠信息傳送服務，IETF RFC 768是UDP的正式規範。UDP在IP報文的協議號是17。
UDP協議全稱是用戶數據報協議 ，在網絡中它與TCP協議同樣用於處理數據包，是一種無鏈接的協議。在OSI模型中，在第四層--傳輸層，處於IP協議的上一層。UDP有不提供數據包分組、組裝和不能對數據包進行排序的缺點，也就是說，當報文發送以後，是沒法得知其是否安全完整到達的。UDP用來支持那些須要在計算機之間傳輸數據的網絡應用。包括網絡視頻會議系統在內的衆多的客戶/服務器模式的網絡應用都須要使用UDP協議。UDP協議從問世至今已經被使用了不少年，雖然其最初的光彩已經被一些相似協議所掩蓋，可是即便是在今天UDP仍然不失爲一項很是實用和可行的網絡傳輸層協議。
與所熟知的TCP（傳輸控制協議）協議同樣，UDP協議直接位於IP（網際協議）協議的頂層。根據OSI（開放系統互連）參考模型，UDP和TCP都屬於傳輸層協議。UDP協議的主要做用是將網絡數據流量壓縮成數據包的形式。一個典型的數據包就是一個二進制數據的傳輸單位。每個數據包的前8個字節用來包含報頭信息，剩餘字節則用來包含具體的傳輸數據。
UDP協議全稱是用戶數據報協議 ，在網絡中它與TCP協議同樣用於處理數據包，是一種無鏈接的協議。在OSI模型中，在第四層--傳輸層，處於IP協議的上一層。UDP有不提供數據包分組、組裝和不能對數據包進行排序的缺點，也就是說，當報文發送以後，是沒法得知其是否安全完整到達的。UDP用來支持那些須要在計算機之間傳輸數據的網絡應用。包括網絡視頻會議系統在內的衆多的客戶/服務器模式的網絡應用都須要使用UDP協議。UDP協議從問世至今已經被使用了不少年，雖然其最初的光彩已經被一些相似協議所掩蓋，可是即便是在今天UDP仍然不失爲一項很是實用和可行的網絡傳輸層協議。
與所熟知的TCP（傳輸控制協議）協議同樣，UDP協議直接位於IP（網際協議）協議的頂層。根據OSI（開放系統互連）參考模型，UDP和TCP都屬於傳輸層協議。UDP協議的主要做用是將網絡數據流量壓縮成數據包的形式。一個典型的數據包就是一個二進制數據的傳輸單位。每個數據包的前8個字節用來包含報頭信息，剩餘字節則用來包含具體的傳輸數據。
在使用TCP編寫的應用程序與使用UDP編寫的應用程序之間存在一些本質差別，其緣由在於這兩個傳輸層之間的差異：UDP是無鏈接不可靠的數據報協議，很是不一樣於TCP提供的面向鏈接的可靠字節流協議。然而，相比TCP，有些場合確實更適合使用UDP，典型應用程序又：DNS（域名系統）、NFS（網絡文件系統）和SNMP（簡單網絡管理協議）。
2. UDP套接字編程
與面向鏈接的協議相比，面向無鏈接協議極爲不一樣。其中一個重要的不一樣點就是客戶端與服務器之間沒必要創建鏈接。
對於UDP套接字編程而言，服務器建立套接字後，調用bind()函數將套接字與準備接收數據的接口綁定在一塊兒。和TCP編程不一樣的是，應用程序沒必要調用listen()和accept()函數等待客戶端的鏈接。而只須要等待接收數據了。開發UDP套接字應用程序，有兩個重要的函數sendto()和recvfrom()。服務器採用recvfrom()來接收來自客戶端的數據報，並得到客戶端的端地址，以後向客戶端發送數據時，採用sendto()函數。
對於UDP套接字編程而言，服務器建立套接字後，調用bind()函數將套接字與準備接收數據的接口綁定在一塊兒。和TCP編程不一樣的是，應用程序沒必要調用listen()和accept()函數等待客戶端的鏈接。而只須要等待接收數據了。開發UDP套接字應用程序，有兩個重要的函數sendto()和recvfrom()。服務器採用recvfrom()來接收來自客戶端的數據報，並得到客戶端的端地址，以後向客戶端發送數據時，採用sendto()函數。
下圖爲
UDP套接字編程流程圖：
從圖示中能夠明顯的看出UDP套接字網絡編程與TCP的區別。
3. UDP套接字函數
套接字建立socket()、地址綁定bind()函數與TCP套接字編程相同，具體請參考
基本套接字編程（1） -- tcp篇，此處僅介紹消息傳輸函數sendto()與recvfrom()；
3.1 消息發送函數sendto()
函數原型：
#include <sys/socket.h> ssize_t sendto(int sockfd , const void *buf , size_t nbytes , int flags , const struct sockaddr *to , socklen_t addrlen); <span style="white-space:pre"> </span>返回值：成功返回寫的字節數，出錯返回-1函數說明：
sendto() 用來將數據由指定的socket傳給對方主機。參數s爲已建好連線的socket,若是利用UDP協議則不需通過連線操做。參數buf指向欲連線的數據內容，參數flags 通常設0，詳細描述請參考send()。參數to用來指定欲傳送的網絡地址，結構sockaddr請參考bind()。參數addrlen爲sockaddr的結構長度。
參數：
- 前三個參數sockfd , buff 和 nbytes等同於read 和 write函數的三個參數：描述符、指向寫出緩衝區的指針和寫字節數；
- falgs參數通常置0；
- to參數指向一個含有數據報接收者的協議地址（如IP地址和端口號）的套接字地址結構，其大小由addrlen指定；
返回值：
若無錯誤發生，返回所發送數據的總數（請注意這個數字可能小於len中所規定的大小）。不然的話，返回SOCKET_ERROR錯誤（-1），應用程序可經過WSAGetLastError()獲取相應錯誤代碼。
- WSANOTINITIALISED：在使用此API以前應首先成功地調用WSAStartup()；
- WSAENETDOWN：WINDOWS套接口實現檢測到網絡子系統失效；
- WSAEACESS：要求地址爲廣播地址，但相關標誌未能正確設置；
- WSAEINTR：經過一個WSACancelBlockingCall()來取消一個（阻塞的）調用；
- WSAEINPROGRESS：一個阻塞的WINDOWS套接口調用正在運行中；
- WSAEFAULT：buf或to參數不是用戶地址空間的一部分，或to參數過小（小於sockaddr結構大小）；
- WSAENETRESET：因爲WINDOWS套接口實現放棄了鏈接，故該鏈接必需被複位；
- WSAENOBUFS：WINDOWS套接口實現報告一個緩衝區死鎖；
- WSAENOTCONN：套接口未被鏈接；
- WSAENOTSOCK：描述字不是一個套接口；
- WSAEOPNOTSUPP：已設置了MSG_OOB，但套接口非SOCK_STREAM類型；
- WSAESHUTDOWN：套接口已被關閉。一個套接口以1或2的how參數調用shutdown()關閉後，沒法再用sned()函數；
- WSAEWOULDBLOCK：套接口被標誌爲非阻塞， 但該調用會產生阻塞；
- WSAEMSGSIZE：套接口爲SOCK_DGRAM類型，且數據報大於WINDOWS套接口實現所支持的最大值；
- WSAECONNABORTED：因爲超時或其餘緣由引發虛電路的中斷；
- WSAECONNRESET：虛電路被遠端復位；
- WSAEADDRNOTAVAIL：所指地址沒法從本地主機得到；
- WSAEAFNOSUPPORT：所指定地址族中地址沒法與本套接口一切使用；
- WSAEDESADDRREQ：須要目的地址；
- WSAENETUNREACH：當前沒法從本主機聯上網絡；
3.2 消息接收函數recvfrom()
函數原型：
#include <sys/socket.h> ssize_t recvfrom(int sockfd , const void *buf , size_t nbytes , int flags , const struct sockaddr *from, socklen_t addrlen); 返回值：成功返回寫的字節數，出錯返回-1函數說明：
recvfrom()用來接收遠程主機經指定的socket傳來的數據，並把數據傳到由參數buf指向的內存空間，參數nbytes爲可接收數據的最大長度.參數，flags通常設0，其餘數值定義參考recv()，參數from用來指定欲傳送的網絡地址，結構sockaddr請參考bind()函數，參數fromlen爲sockaddr的結構長度。
參數說明：
- 前三個參數sockfd , buff 和 nbytes等同於read 和 write函數的三個參數：描述符、指向寫出緩衝區的指針和寫字節數；
- falgs參數通常置0；
- from參數指向一個含有數據報接收者的協議地址（如IP地址和端口號）的套接字地址結構，其大小由addrlen指定；
同sendto()函數！若無錯誤發生，返回所接收數據的總數（請注意這個數字可能小於len中所規定的大小）。不然的話，返回SOCKET_ERROR錯誤（-1），應用程序可經過WSAGetLastError()獲取相應錯誤代碼。
- WSANOTINITIALISED：在使用此API以前應首先成功地調用WSAStartup()；
- WSAENETDOWN：WINDOWS套接口實現檢測到網絡子系統失效；
- WSAEACESS：要求地址爲廣播地址，但相關標誌未能正確設置；
- WSAEINTR：經過一個WSACancelBlockingCall()來取消一個（阻塞的）調用；
- WSAEINPROGRESS：一個阻塞的WINDOWS套接口調用正在運行中；
- WSAEFAULT：buf或to參數不是用戶地址空間的一部分，或to參數過小（小於sockaddr結構大小）；
- WSAENETRESET：因爲WINDOWS套接口實現放棄了鏈接，故該鏈接必需被複位；
- WSAENOBUFS：WINDOWS套接口實現報告一個緩衝區死鎖；
- WSAENOTCONN：套接口未被鏈接；
- WSAENOTSOCK：描述字不是一個套接口；
- WSAEOPNOTSUPP：已設置了MSG_OOB，但套接口非SOCK_STREAM類型；
- WSAESHUTDOWN：套接口已被關閉。一個套接口以1或2的how參數調用shutdown()關閉後，沒法再用sned()函數；
- WSAEWOULDBLOCK：套接口被標誌爲非阻塞， 但該調用會產生阻塞；
- WSAEMSGSIZE：套接口爲SOCK_DGRAM類型，且數據報大於WINDOWS套接口實現所支持的最大值；
- WSAECONNABORTED：因爲超時或其餘緣由引發虛電路的中斷；
- WSAECONNRESET：虛電路被遠端復位；
- WSAEADDRNOTAVAIL：所指地址沒法從本地主機得到；
- WSAEAFNOSUPPORT：所指定地址族中地址沒法與本套接口一切使用；
- WSAEDESADDRREQ：須要目的地址；
- WSAENETUNREACH：當前沒法從本主機聯上網絡；
4. UDP回射程序實例
4.1 server.c
<pre name="code" class="cpp">#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/ip.h>
const int SERV_PORT = 6000;
const int MAXLINE = 2048;
void dg_echo(int sockfd , struct sockaddr *pcliaddr , socklen_t clilen)
{
int n;
socklen_t len;
char mesg[MAXLINE];
for( ; ;)
{
len = clilen;
if((n = recvfrom(sockfd , mesg , MAXLINE , 0 , pcliaddr , &len))<0)
{
perror("recvfrom error");
exit(1);
}//if
if((n = sendto(sockfd , mesg , n , 0 , pcliaddr , len)) < 0)
{
perror("sendto error");
exit(1);
}//if
}//for
}
int main(int argc , char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr , cliaddr;
bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
if((sockfd = socket(AF_INET , SOCK_DGRAM , 0)) < 0)
{
perror("socket error");
exit(1);
}//if
if(bind(sockfd , (struct sockaddr *)&servaddr , sizeof(servaddr)))
{
perror("bind error");
exit(1);
}//if
dg_echo(sockfd , (struct sockaddr *)&cliaddr , sizeof(cliaddr));
}
4.2 client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
const int SERV_PORT = 6000;
const int MAXLINE = 2048;
void dg_cli(FILE *fp , int sockfd , const struct sockaddr *pservaddr , socklen_t servlen)
{
int n;
char sendline[MAXLINE] , recvline[MAXLINE+1];
while(fgets(sendline , MAXLINE , fp) != NULL)
{
if(sendto(sockfd , sendline , strlen(sendline) , 0 , pservaddr , servlen) < 0)
{
perror("sendto error");
exit(1);
}//if
if( ( n = recvfrom(sockfd , recvline , MAXLINE , 0 , NULL , NULL)) < 0)
{
perror("recvfrom error");
exit(1);
}//if
recvline[n] = '\0';
fputs(recvline , stdout);
}//while
}
int main(int argc , char **argv)
{
int sockfd , t;
struct sockaddr_in servaddr;
if(argc != 2)
{
perror("usage: udpcli <IPaddress>");
exit(1);
}//if
bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
if((t = inet_pton(AF_INET , argv[1], &servaddr.sin_addr)) <= 0)
{
perror("inet_pton error");
<span style="white-space:pre"> </span> exit(1);
}//if
if((sockfd = socket(AF_INET , SOCK_DGRAM , 0)) < 0)
{
perror("socket error");
exit(1);
}//if
dg_cli(stdin , sockfd , (struct sockaddr *)&servaddr , sizeof(servaddr));
exit(0);
}
4.3 運行結果
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