千锋教育+计算机四级网络-计算机网络学习-04

UDP概述

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

网络编程接口socket

网络通信要解决的是不同主机进程间的通信

1. 不同主机识别，哪一个主机发，哪一个主机收
2. 以及多重协议的识别问题，是UDP还是TCP
3. 首要问题是网络间进程标识问题，因为一个主机存在很多进程，你需要准确的把数据给目的进程（使用端口表示一个进程），哪一个端口发，哪一个端口收

总结就是：IP、端口、协议

20世纪80年代初，加州大学Berkeley分校在BSD(一个UNIX OS版本)系统内实现了TCP/IP协议；其网络程序编程开发接口为socket

随着UNIX以及类UNIX操作系统的广泛应用， socket成为最流行的网络程序开发接口

socket作用

提供不同主机上的进程之间的通信

socket特点

1. socket也称“套接字”
2. 是一种文件描述符（特殊的文件描述符）,代表了一个通信管道的一个端点（因此socket其实创建的就是一个虚拟的管道-全双工，可以这么简单的理解）
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()
5. 

UDP编程C/S架构 

这个架构决定我们写代码的流程

UDP编程-创建套接字 

创建socket套接字

int socket(int family,int type,int protocol);

功能：

创建一个用于网络通信的socket套接字（描述符）

参数：

family:协议族(AF_INET、AF_INET6、PF_PACKET等)

type:套接字类(SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW等)

protocol:协议类别(0、IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP等

protocol写0（自动寻找），让它以type为主，确定协议SOCK_STREAM--TCP

SOCK_DGRAM--UDP

返回值：

套接字

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

头文件：

#include <sys/socket.h>

创建UDP套接字demo
int sockfd = 0;
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd < 0)
{perror("socket");close(sockfd);exit(-1);
}注意：
AF_INET:IPv4协议
SOCK_DGRAM：数据报套接字
0：选择所给定的family和type组合的系统默认值

 IPv4套接字地址结构

struct sockaddr_in{sa_family_t sin_family;//2字节   -- 协议族in_port_t sin_port;//2字节          --端口struct in_addr sin_addr;//4字节  --发送方地址或接收方地址char sin_zero[8]//8字节 ---为0，起补位作用，因为要求结构体16个字节，因此定义了8字节的补位};struct in_addr  //该结构体只有一个成员，属于历史遗留问题，之前是有其他成员的{in_addr_t s_addr;//4字节}

在赋值结构体的时候，由于 sin_zero的值需要赋值0，那么我们可以一开始就把结构体清零，然后只赋值协议、端口、IP地址即可

当主机是IPV4或者IPV6发送数据的时候，由于IP地址不同，导致函数使用的不同，因此为了让函数的实用性更强，那么我就把IPV4和IPV6当成整体，因此就把结构体转换为相同的类型即可

为了使不同格式地址能被传入套接字函数,地址须要强制转换成通用套接字地址结构

头文件:#include <netinet/in.h>

struct sockaddr

{

      sa_family_t sa_family;    // 2字节

      char sa_data[14]     //14字节

};

 为了类型转换，就像一个函数能处理char*、int*,那么这个函数就需要成为void*,数据转换，其实我们自己设计一个通用函数的时候也需要注意，如果类型不同，那么我们需要存在一个通用的类型，像void*，能被任何一个数据类型赋值，因此同理，这里也产生了一个类似于void*的类型（为了数据转换，以便处理更多的数据类型）

两种地址结构使用场合

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;

这个特点记住就好，等写代码的时候注意一下 

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));

发送数据—sendto函数

ssize_t sendto(int sockfd，const void *buf,

                 size_t nbytes,int flags,

                 const struct sockaddr *to,       

                 socklen_t addrlen);

功能：

向to结构体指针中指定的ip，发送UDP数据

参数：

sockfd：套接字

buf：       发送数据缓冲区

nbytes: 发送数据缓冲区的大小

flags：一般为0

to： 指向目的主机地址结构体的指针

addrlen：to所指向内容的长度

注意：

通过to和addrlen确定目的地址

可以发送0长度的UDP数据包

返回值：

成功:实际发送数据的字符数

失败: -1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>int main(int argc,char *argv[])
{//定义好端口和IP地址，并且IP地址是字符串形式，其实这里可以不用初始化unsigned short server_port= 808;  //可以赋值0char *server_ip = "192.168.52.1"; //可以赋值NULL//传递参数需要符合规定，否则错误，并且退出if(argc < 3 ){printf("error\n");exit(1);}//把从终端传进去的IP地址和端口号进行赋值server_ip = argv[1];//通过main函数传参，传入端口号server_port= atoi(argv[2]);    //由于终端输入的是字符串，而端口号是整型，因此使用atoi函数把数字字符串转换为数字/*创建UDP套接字*/int sockfd;sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);  //IPV4和UDPif(sockfd < 0){perror("socket");exit(-1);}/*填充目的server socket地址*/struct sockaddr_in dest_addr;bzero(&dest_addr,sizeof(dest_addr));  //先清零dest_addr.sin_family = AF_INET;//目的套接字地址的协议家族赋值dest_addr.sin_port = htons(server_port);//目的套接字地址的端口号赋值，并且转成网络字节序inet_pton(AF_INET,server_ip,&dest_addr.sin_addr);//目的套接字地址的ip地址赋值printf("send data to UDP server %s:%d!\n",server_ip,port);/*发送数据到目的server*/while(1){char send_buf[512];fgets(send_buf,sizeof(send_buf),stdin);  //使用fgets从终端中输入字符串send_buf[strlen(send_buf)-1] = '\0';//字符串最后一个'\n'变成'\0' //这个很容易忘记，在末尾添加结束字符sendto(sockfd,send_buf,strlen(send_buf),0,(struct sockaddr *)&dest_addr,sizeof(dest_addr));}close(sockfd);  //记得使用完成后，关闭套接字return 0;
}

绑定 bind函数

UDP网络程序想要收取数据需什么条件？

确定的ip地址

确定的port

怎样完成上面的条件呢？

接收端 使用bind函数，来完成地址结构与socket套接字的绑定，这样ip、port就固定了

发送端 在sendto函数中指定接收端的ip、port，就可以发送数据了

因此bind既可以使用在发送端，也可以使用在接收端（客户端和服务端都可以使用bind，都是一般服务端使用bind）

int bind(int sockfd,

        const struct sockaddr *myaddr，socklen_t addrlen);

功能：

将本地协议地址与sockfd绑定

参数：

sockfd： socket套接字

myaddr： 指向特定协议的地址结构指针

addrlen：该地址结构的长度

返回值：

成功：返回0

失败：其他

    struct sockaddr_in Mysource_addr;bzero(&Mysource_addr,sizeof(Mysource_addr));Mysource_addr.sin_family = AF_INET;//目的套接字地址的协议家族赋值Mysource_addr.sin_port = htons(8000);//目的套接字地址的端口号赋值Mysource_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);INADDR_ANY是通配地址，值为0

接收数据—recvfrom 函数

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf,

size_t nbytes,int flags,

               struct sockaddr *from,

               socklen_t *addrlen);

功能：

接收UDP数据，并将源地址信息保存在from指向的结构中

并且recvfrom默认是带阻塞的，他需要等信息

参数：

sockfd: 套接字

buf：接收数据缓冲区

nbytes:接收数据缓冲区的大小

flags： 套接字标志(常为0)

from：  源地址结构体指针，用来保存数据的来源

addrlen: from所指内容的长度

注意：

通过from和addrlen参数存放数据来源信息

from和addrlen可以为NULL, 表示不保存数据来源

返回值：

成功:接收到的字符数

失败: -1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>int main(int argc,char *argv[])
{struct sockaddr_in Mysource_addr;bzero(&Mysource_addr,sizeof(Mysource_addr));Mysource_addr.sin_family = AF_INET;//目的套接字地址的协议家族赋值Mysource_addr.sin_port = htons(8000);//目的套接字地址的端口号赋值Mysource_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/*创建UDP套接字*/int sockfd;sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sockfd < 0){perror("socket");exit(-1);}if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&Mysource_addr,sizeof(Mysource_addr)) != 0 ){perror("bind is error");exit(1);}char recvBuff[512];while(1){while( recvfrom(sockfd,recvBuff,512,0,NULL,NULL) == 0 );printf("%s\n",recvBuff);}
}

 

 模拟QQ情况

QQ既可以发信息也可以收消息，说明存在多进程或者多线程情况，一个进程或者线程收消息，而另外一个发消息

 独立完成改代码