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Linux下UDP网络编程  

2014-08-05 15:02:13|  分类: Linux |  标签: |举报 |字号 订阅

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//tigerjb

一. Linux下UDP编程框架

使用UDP进行程序设计可以分为客户端和服务器端两部分。

1.服务器端程序包括:

?  建立套接字

?  将套接字地址结构进行绑定

?  读写数据

?  关闭套接字

2.客户端程序包括:

?  建立套接字

?  读写数据

?  关闭套接字

3.服务器端和客户端程序之间的差别

服务器端和客户端两个流程之间的主要差别在于对地址的绑定函数(bind()函数),而客户端可以不用进行地址和端口的绑定操作。

  

二.Linux中UDP套接字函数

      从 图可知,UDP协议的服务端程序设计的流程分为套接字建立,套接字与地址结构进行绑定,收发数据,关闭套接字;客户端程序流程为套接字建立,收发数据,关 闭套接字等过程。它们分别对应socket(),bind(),sendto(),recvfrom(),和close()函数。

网 络程序通过调用socket()函数,会返回一个用于通信的套接字描述符。Linux应用程序在执行任何形式的I/O操作的时候,程序是在读或者写一个文 件描述符。因此,可以把创建的套接字描述符看成普通的描述符来操作,并通过读写套接字描述符来实现网络之间的数据交流。

1.   socket

1>  函数原型:

int socket(int domain,int type,int protocol)

2>  函数功能:

函数socket()用于创建一个套接字描述符。

3>  形参:

?  domain:用于指定创建套接字所使用的协议族,在头文件

<linux/socket.h>中定义。

常见的协议族如下:

AF_UNIX:创建只在本机内进行通信的套接字。

AF_INET:使用IPv4 TCP/IP协议

AF_INET6:使用IPv6 TCP/IP协议

说明:

AF_UNIX只能用于单一的UNIX系统进程间通信,而AF_INET是针对Interne的,因而可以允许在远程主机之间通信。一般把它赋为AF_INET。

?  type:指明套接的类型,对应的参数如下

SOCK_STREAM:创建TCP流套接字

SOCK_DGRAM:创建UDP数据报套接字

SOCK_RAW:创建原始套接字

?  protocol:

参数protocol通常设置为0,表示通过参数domain指定的协议族和参数type指定的套接字类型来确定使用的协议。当为原始套接字时,系统无法唯一的确定协议,此时就需要使用使用该参数指定所使用的协议。

4>  返回值:执行成功后返回一个新创建的套接字;若有错误发生则返回一个-1,错误代码存入errno中。

5>  举例:调用socket函数创建一个UDP套接字

int sock_fd;

sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

if(sock_fd < 0){

      perror(“socket”);

      exit(1);

}

2.   bind

1>  函数原型:

int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr,socklen_taddrlen)

2>  函数功能

函数bind()的作用是将一个套接字文件描述符与一个本地地址绑定在一起。

3>  形参:

?  sockfd:sockfd是调用socket函数返回的文件描述符;

?  addrlen是sockaddr结构的长度。

?  my_addr: 是一个指向sockaddr结构的指针,它保存着本地套接字的地址(即端口和IP地址)信息。不过由于系统兼容性的问题,一般不使用这个结构,而使用另外一个结构(struct sockaddr_in)来代替

4>  套接字地址结构:

(1)structsockaddr:

结构struct sockaddr定义了一种通用的套接字地址,它在

Linux/socket.h 中定义。

struct sockaddr{

           unsigned short  sa_family;/*地址类型,AF_XXX*/

         char          sa_data[14];/*14字节的协议地址*/

}

a.    sin_family:表示地址类型,对于使用TCP/IP协议进行的网络编程,该值只能是AF_INET.

b.   sa_data:存储具体的协议地址。

(2)sockaddr_in

每种协议族都有自己的协议地址格式,TCP/IP协议组的地址格式为结构体struct sockaddr_in,它在netinet/in.h头文件中定义。

struct sockaddr_in{

   unsigned short sin_family;/*地址类型*/

   unsigned short  sin_port;/*端口号*/

   struct in_addr   sin_addr;/*IP地址*/

   unsigned char  sin_zero[8];/*填充字节,一般赋值为0*/

}

a.    sin_family:表示地址类型,对于使用TCP/IP协议进行的网络编程,该值只能是AF_INET.

b.   sin_port:是端口号

c.    sin_addr:用来存储32位的IP地址。

d.   数组sin_zero为填充字段,一般赋值为0.

e.    structin_addr的定义如下:

struct in_addr{

                 unsignedlong s_addr;

}

结 构体sockaddr的长度为16字节,结构体sockaddr_in的长度为16字节。可以将参数my_addr的sin_addr设置为 INADDR_ANY而不是某个确定的IP地址就可以绑定到任何网络接口。对于只有一IP地址的计算机,INADDR_ANY对应的就是它的IP地址;对 于多宿主主机(拥有多个网卡),INADDR_ANY表示本服务器程序将处理来自所有网络接口上相应端口的连接请求

5>  返回值:

函数成功后返回0,当有错误发生时则返回-1,错误代码存入errno中。

6>举例:调用socket函数创建一个UDP套接字

struct sockaddr_in addr_serv,addr_client;/*本地的地址信息*/

memset(&serv_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));

addr_serv.sin_family = AF_INET;/*协议族*/

addr_serv.sin_port = htons(SERV_PORT);/*本地端口号*/

addr_serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*任意本地地址*/
/*套接字绑定*/

if(bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&addr_serv),sizeof(structsockaddr_in)) <0)

{

      perror(“bind”);

      exit(1);

}

3.close

1>函数原型:

int  close(intfd);

2>函数功能:

函数close用来关闭一个套接字描述符。

3>函数形参:

?  参数fd为一个套接字描述符。

4>返回值:

执行成功返回0,出错则返回-1.错误代码存入errno中。

说明:

以上三个函数中,前两个要包含头文件

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

后一个包含:

#include<unistd.h>

4.sendto

1>函数原型:

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

ssize_t sendo(ints,const void *msg,size_t len,int flags,const struct sockaddr *to,socklen_ttolen);

2>函数功能:

向目标主机发送消息

3>函数形参:

?  s:套接字描述符。

?  *msg:发送缓冲区

?  len:待发送数据的长度

?  flags:控制选项,一般设置为0或取下面的值

(1)MSG_OOB:在指定的套接字上发送带外数据(out-of-band data),该类型的套接字必须支持带外数据(eg:SOCK_STREAM).

(2)MSG_DONTROUTE:通过最直接的路径发送数据,而忽略下层协议的路由设置。

?  to:用于指定目的地址

?  tolen:目的地址的长度。

4>函数返回值:

执行成功后返回实际发送数据的字节数,出错返回-1,错误代码存入errno中。

5>函数举例:

char  send_buf[BUFFERSIZE];

struct sockaddr_in  addr_client;

 

memset(&addr_client,0,sizeof(struct sockaddr_in));

addr_client.sin_family = AF_INET;

addr_client.sin_port = htons(DEST_PORT);

if(inet_aton(“172.17.242.131”,&addr_client.sin_addr)<0){

           perror(“inet_aton”);

           exit(1);

}

if(sendto(sock_fd,send_buf,len,0,(strut sockaddr*)&addr_client,sizeof(struct sockaddr_in)) <0){

      perror(“sendto”);

exit(1);

}

5.recvfrom

1>函数原型:

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

ssize_t recvfrom(int s,void *buf,size_t len,intflags,struct sockaddr *from,socklen_t *fromlen);

2>函数功能:接收数据

3>函数形参:

?  int s:套接字描述符

?  buf:指向接收缓冲区,接收到的数据将放在这个指针所指向的内存空间。

?  len:指定了缓冲区的大小。

?  flags:控制选项,一般设置为0或取以下值

(1)MSG_OOB:请求接收带外数据

(2)MSG_PEEK:只查看数据而不读出

(3)MSG_WAITALL:只在接收缓冲区时才返回。

?  *from:保存了接收数据报的源地址。

?  *fromlen:参数fromlen在调用recvfrom前为参数from的长度,调用recvfrom后将保存from的实际大小。

4>函数返回值:

执行成功后返回实际接收到数据的字节数,出错时则返回-1,错误代码存入errno中。

5>函数实例:

char recv_buf[BUFFERSIZE];

struct sockaddr_in addr_client;

int  src_len;

src_len = sizeof(struct sockaddr_in);

int src_len;

src_len = sizeof(struct sockaddr_in);

if(recvfrom(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(structsockaddr *)&src_addr,&src_len)<0){

      perror(“again_recvfrom”);

   exit(1);

}

三.UDP编程实例

     客户端向服务器发送字符串Hello tiger,服务器接收到数据后将接收到字符串发送回客户端。



1.服务器端程序

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/types.h>
  3 #include<sys/socket.h>
  4 #include<netinet/in.h>
  5 #include<unistd.h>
  6 #include<errno.h>
  7 #include<string.h>
  8 #include<stdlib.h>
  9 
 10 #define SERV_PORT   3000
 11 
 12 int main()
 13 {
 14         int sock_fd;   //套接子描述符号
 15         int recv_num;
 16         int send_num;
 17         int client_len;
 18         char recv_buf[20];
 19         struct sockaddr_in  addr_serv;
 20         struct sockaddr_in  addr_client;//服务器和客户端地址
 21         sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
 22         if(sock_fd < 0){
 23                 perror("socket");
 24                 exit(1);
 25         } else{
 26 
 27                 printf("sock sucessful\n");
 28         }
 29         //初始化服务器断地址
 30         memset(&addr_serv,0,sizeof(struct sockaddr_in));
 31         addr_serv.sin_family = AF_INET;//协议族
 32         addr_serv.sin_port = htons(SERV_PORT);
 33         addr_serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//任意本地址
 34 
 35         client_len = sizeof(struct sockaddr_in);
 36         /*绑定套接子*/
 37         if(bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&addr_serv,sizeof(struct sockaddr_in))<0 ){
 38                 perror("bind");
 39                 exit(1);

 40         } else{
 42                 printf("bind sucess\n");
 43         }
 44         while(1){
 45                 printf("begin recv:\n");
 46                 recv_num = recvfrom(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(struct sockaddr *)&addr_client,&client_len);
 47                 if(recv_num <  0){
 48                         printf("bad\n");
 49                         perror("again recvfrom");
 50                         exit(1);
 51                 } else{
 52                         recv_buf[recv_num]='\0';
 53                         printf("recv sucess:%s\n",recv_buf);
 54                 }
 55                 printf("begin send:\n");
 56                 send_num = sendto(sock_fd,recv_buf,recv_num,0,(struct sockaddr *)&addr_client,client_len);
 57                 if(send_num < 0){
 58                         perror("sendto");
 59                         exit(1);
 60                 } else{
 61                         printf("send sucessful\n");
 62                 }
 63         }
 64         close(sock_fd);
 65         return 0;
 66 }

2.客户端程序

 1 #include<stdio.h>
  2 #include<string.h>
  3 #include<errno.h>
  4 #include<stdlib.h>
  5 #include<unistd.h>
  7 #include<sys/types.h>
  8 #include<sys/socket.h>
  9 #include<netinet/in.h>
 10 
 11 #define DEST_PORT 3000
 12 #define DSET_IP_ADDRESS  "192.168.1.103"
 13 
 14 int main()
 15 {
 16         int sock_fd;/*套接字文件描述符*/
 17         int send_num;
 18         int recv_num;
 19         int dest_len;
 20         char send_buf[20]={"hello tiger"};
 21         char recv_buf[20];
 22         struct sockaddr_in addr_serv;/*服务端地址,客户端地址*/
 24         sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//创建套接子
 25         //初始化服务器端地址
 26         memset(&addr_serv,0,sizeof(addr_serv));
 27         addr_serv.sin_family = AF_INET;
 28         addr_serv.sin_addr.s_addr = inet_addr(DSET_IP_ADDRESS);
 29         addr_serv.sin_port = htons(DEST_PORT);
 31         dest_len = sizeof(struct sockaddr_in);
 32         printf("begin send:\n");
 33         send_num = sendto(sock_fd,send_buf,sizeof(send_buf),0,(struct sockaddr *)&addr_serv,dest_len);
 34         if(send_num < 0){
 35                 perror("sendto");
 36                 exit(1);
 37         } else{
 39                 printf("send sucessful:%s\n",send_buf);

 40         }
 41         recv_num = recvfrom(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(struct sockaddr *)&addr_serv,&dest_len);
 42         if(recv_num <0 ){
 44                 perror("recv_from");
 45                 exit(1);
 46         } else{
 47                 printf("recv sucessful\n");
 48         }
 49         recv_buf[recv_num]='\0';
 50         printf("the receive:%s\n",recv_buf);
 51         close(sock_fd);
 52         return 0;
 53 }
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