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网络、UDP编程

news 2025/7/9 10:24:54

1.网络协议模型:

OSI协议模型

应用层实际发送的数据
表示层发送的数据是否加密
会话层是否建立会话连接
传输层数据传输的方式（数据报、流式）
网络层数据的路由(如何从一个局域网到达另一个局域网) IP地址
数据链路层局域网下如何通信
物理层物理介质的连接

TCP/IP协议模型

应用层传输的数据
传输层传输的方式
网络层数据如何从一台主机到达另一台主机
网络接口层物理介质的连接

应用层:
HTTP 超文本传输协议
HTTPS
FTP 文件传输协议
TFTP 简单文本传输协议
SMTP 邮件传输协议
MQTT
TELNET
..

传输层:
UDP 用户数据报协议
特点:
1.实现机制简单
2.资源开销小
3.不安全不可靠

TCP 传输控制协议
特点:
1.实现机制复杂
2.资源开销大
3.安全可靠

网络层:
IPv4

IP地址:唯一标识网络中一台主机的标号
IP地址:网络位 + 主机位

子网掩码:用来标识IP地址的网络位和主机位
子网掩码是1的部分表示IP地址的网络位
子网掩码是0的部分表示IP地址的主机位

网段号:网络位不变,主机位全为0,表示网段号
广播地址:网络位不变,主机位全为1,表示广播地址

IP地址类型:
A类
1.0.0.0 - 126.255.255.255
子网掩码:255.0.0.0
管理超大规模网络
10.0.0.0 - 10.255.255.255

B类
128.0.0.0 - 191.255.255.255
子网掩码:255.255.0.0
管理大中规模型网络
172.16.0.0 - 172.31.255.255

C类
192.0.0.0 - 223.255.255.255
子网掩码:255.255.255.0
管理中小规模型网络
192.168.0.0 - 192.168.255.255

D类
224.0.0.0 - 239.0.0.0
用于组播

E类
240.0.0.0 - 255.255.255.255
用于实验

UDP编程

socket套接字编程:

发端：socket -> sendto -> close
收端: socket -> bind -> recvfrom -> close

1.发端:

socket

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

功能:
创建一个用来通信的文件描述符

参数:
domain:使用的协议族 AF_INET (IPv4协议族)

type:套接字类型
SOCK_STREAM:流式套接字
SOCK_DGRAM:数据报套接字
SOCK_RAW:原始套接字

protocol:协议
默认为0

返回值:
成功返回文件描述符
失败返回-1

sendto

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能:
利用套接字向指定地址发送数据信息

参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:发送数据空间首地址
len:发送数据的长度
flags:属性默认为0
dest_addr:目的地址信息存放的空间首地址
addrlen:目的地址的长度

struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */
in_port_t sin_port; /* port in network byte order */
struct in_addr sin_addr; /* internet address */
};

/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};

返回值:
成功返回实际发送字节数
失败返回-1

inet_addr

in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能：
将字符串IP地址转换为内存中的IP地址

htons

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

功能:
将本地字节序转换为网络的大端字节序

close(sockfd) 关闭套接字

2.收端

bind

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
功能:
在套接字上绑定一个IP地址和端口号

参数:
sockfd:套接字文件描述符
addr:绑定IP地址空间首地址
addrlen:绑定IP地址的长度

返回值:
成功返回0
失败返回-1

recvfrom

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

功能:
从套接字中接收数据

参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:存放数据空间首地址
flags:属性默认为0
src_addr:存放IP地址信息的空间首地址
addrlen:存放接收到IP地址大小空间的首地址

返回值:
成功返回实际接收字节数
失败返回-1

UDP 基础的发送与接收的例程

head.h

#ifndef _HEAD_H
#define _HEAD_H
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/wait.h>#include<unistd.h>#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>#include<time.h>
#include<grp.h>#include<sys/ipc.h>
#include<sys/msg.h>
#include<sys/shm.h>
#include<sys/sem.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/ip.h>
#include<arpa/inet.h>#define RECV_ADDR "192.168.1.157"
#define RECV_PORT 50000
#endif

send.c

/*************************************************************************> File Name: send.c> Author: yas> Mail: rage_yas@hotmail.com> Created Time: 2024年03月06日 星期三 22时06分24秒************************************************************************/#include"head.h"
int main(void)
{int sockfd = 0;        //创建整型sockfd 用来保存socket（套件字）文件描述符 char tmpbuff[1024] = {0};     // 发送的数据ssize_t nsize = 0;            //发送数据的大小struct sockaddr_in recvaddr;   //创建sockaddr_in类型的结构体 recvaddr    用于保存 接收方 的地址信息sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);// AF_INET 表示IPv4 协议  SOCK_DGRAM 表示数据报套接字if(-1 == sockfd){perror("fail to socket");return -1;}recvaddr.sin_family = AF_INET;   //设置接收方地址的地址族 为AF_INET （IPv4）recvaddr.sin_port  = htons(50000); //设置接收方的端口号为50000recvaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.157"); //设置接收方的IP地址为“192.168.1.157” //inet_addr 将ip地址转换为网络字节序gets(tmpbuff);nsize = sendto(sockfd,tmpbuff,strlen(tmpbuff),0,(struct sockaddr *)&recvaddr,sizeof(recvaddr));//sendto将 tmpbuff 中的数据发送给接收方//参数依次是 套接字文件描述符、待发送数据的首地址、发送数据的大小、接收方地址信息的指针、接收方地址信息的大小if(-1 == nsize){perror("fail to sendto");return -1;}close(sockfd);return 0;}

recv.c

/*************************************************************************> File Name: recv.c> Author: yas> Mail: rage_yas@hotmail.com> Created Time: 2024年03月06日 星期三 22时21分52秒************************************************************************/#include"head.h"
int main(void)
{int ret = 0;int sockfd = 0;struct sockaddr_in recvaddr;struct sockaddr_in sendaddr;socklen_t addrlen = sizeof(sendaddr);char tmpbuff[1024] = {0};ssize_t nsize = 0;sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(-1 == sockfd){perror("fail to socket");return -1;}recvaddr.sin_family = AF_INET;recvaddr.sin_port = htons(50000);recvaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.157");
//设置接收方地址的信息，使用bind 将套接字与接收方的地址绑定ret = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&recvaddr,sizeof(recvaddr));//bind 参数依次为 套接字文件描述符、指向待绑定地址信息的指针、地址信息的大小if(-1 == ret){perror("fail to bind");return -1;}nsize = recvfrom(sockfd,tmpbuff,sizeof(tmpbuff),0,(struct sockaddr *)&sendaddr,&addrlen);//从套接字接收数据并保存在tmpbuff中//recvfrom参数依次为 套接字文件描述符、接收数据的缓冲区、缓冲区大小、标志位、指向发送方地址信息的指针、地址信息的长度if(-1 == nsize){perror("fail to recvfrom");return -1;}printf("RECV FROM %s:%d>%s\n",inet_ntoa(sendaddr.sin_addr),ntohs(sendaddr.sin_port),tmpbuff);
// 返回发送端的ip地址和端口号close(sockfd);return 0;
}

makefile （使用make 一键编译）

all:send recv send:send.c gcc $^ -o $@
recv:recv.c gcc $^ -o $@.PHONY:
clean:rm send recv