套接字编程:UDP通信程序编写、套接字接口、字节序转换接口

简介: 套接字编程:UDP通信程序编写、套接字接口、字节序转换接口

一、套接字编程简介


1. socket套接字


套接字编程:网络通信程序的编写。


套接字:


       操作系统向上层提供的用于实现网络通信实现的统称。


2. 网络通信


       网络通信其实都是网络中两台主机之间的通信;其中一端叫做客户端,一端叫做服务端:


       服务端:针对用户请求提供服务的一端;是被动接收请求的一端。


       客户端:用户的一端;是主动发出请求的一端。


3. 传输层协议:TCP&UDP


TCP:传输控制协议,面向连接,可靠传输。面向字节流;


       应用于对安全性要求大于实时性要求的场景。例:文件传输、


UDP:用户数据报协议,无连接,不可靠,面向数据报。


       应用于对实时性要求大于安全性要求的场景。例:视频、音频、


二、UDP通信程序编写


1.服务端流程


1.1 创建套接字

       在内核中创建socket结构体,将进程与网卡关联起来。


1.2 为套接字绑定地址信息

       给创建的套接字socket结构体描述源端地址信息。


作用:


       1)告诉系统,网卡收到的那条数据应该交给我来处理;


       2)当发生数据时,使用绑定的地址信息作为源端地址信息。


1.3 接收数据


       从socket的接收缓冲区中取出数据。


1.4 发送数据


       把要发送的数据放到发送缓冲区中。


1.5 关闭套接字


2.客户端流程


2.1 创建套接字


2.2 为套接字绑定地址信息(不推荐)


       客户端并不推荐主动绑定地址。


原因:


       1)绑定之后,程序只能启动一个;


       2)客户端并不需要固定使用某个地址。


2.3 向服务器发送数据

       发送数据前,若socket没有绑定指定地址,则系统会自动选择一个合适的地址信息进行绑定。


2.4 接收数据


2.5 关闭套接字

三、套接字相关接口


1. 创建套接字


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


       domain:地址域类型:      


               ipv4: AF_INET;


               ipv6:AF_INET6;


       type:套接字类型:


               SOCK_STREAM:提供字节流传输服务;


               SOCK_DGRAM:提供数据报传输服务;


       protocol:协议类型:


               0:默认类型;


               TCP:IPPROTO_TCP;


               UDP:IPPROTO_UDP;


返回值:


       成功,返回一个套接字描述符;失败,返回-1。


2. 绑定地址信息


int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);


       sockfd:创建套接字返回的描述符;


       addr:要绑定的地址信息结构(需要自己封装):


               ipv4:struct sockaddr_in;


               ipv6:struct sockaddr_in6;


       addrlen:地址信息长度;


返回值:


       成功,返回0;失败,返回-1。


例:


image.png


bind会根据用户封装的地址信息的第一个sa_family成员,来判断其类型。


3. 发送数据


ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, 
        const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);


       sockfd:套接字描述符;


       buf:要发送的数据的空间首地址;


       len:要发送的数据长度;


       flags:选项标准  0-默认阻塞发送;


       dest_addr:对端地址信息


       addrlen:地址信息长度;


返回值:


       成功,返回实际发送的数据的字节长度;失败,返回-1。


4. 接收数据


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


       sockfd:套接字描述符;


       buf:一块空间首地址,用于存放从内核获取到的数据;


       len:要获取的数据长度;


       flags:默认0-阻塞接收;


       src_addr:当前接收数据的发送方的地址信息;


       *addrlen:这是一个输入输出型参数,指定想要多长的地址,返回实际长度;


返回值:


       成功,返回实际接收到的数据长度;失败,返回-1。


5. 关闭套接字


int close(fd);


       fd:套接字描述符。


四、字节序转换接口

 


#include<arpa/inet.h>


1. 主机字节序—>网络字节序


uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

   

主机字节序—>网络字节序;针对类型32位。


uint16_t htons(uint16_t hostshort);


       主机字节序—>网络字节序;针对类型16位。


2. 网络字节序—>主机字节序


uint32_t ntohl(uint32_t netlong);


       网络字节序—>主机字节序;针对类型32位。


uint16_t ntohs(uint16_t netshort);


       网络字节序—>主机字节序;针对类型16位。


3. 字符串IP地址字节序转换


3.1 字符串IP地址—>网络字节序的整数IP地址


int_addr_t inet_addr(const char *cp);
        int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
                ipv4:af = AF_INET;
                ipv6:af = AF_INET6;


3.2 网络字节序的整数IP读者—>字符串IP地址

 

char *inet_ntoa(struct in_addr addr);


               注:此函数中用的是静态的空间存放字符串IP地址。


const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
                ipv4:af = AF_INET;
                ipv6:af = AF_INET6;


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