Linux下的网络编程——C/S模型 UDP(三)

简介: Linux下的网络编程——C/S模型 UDP(三)

一、TCP和UDP的区别:

TCP:

       一种面向连接的、可靠的、基于字节流传输。对于不稳定的网络层,采取完全弥补的通信方式,丢包重传

优点:

           稳定。        

           数据流量稳定、速度稳定、顺序

缺点:

           传输速度慢。相率低。开销大。

使用场景:

            数据的完整型要求较高,不追求效率。

            大数据传输、文件传输

UDP:

       一种无连接的,不可靠信息传送服务。对于不稳定的网络层,采取完全不弥补的通信方式。 默认还原网络状况。

优点:

           传输速度块。相率高。开销小。

缺点:

            不稳定。

            数据流量。速度。顺序。

使用场景:

             对时效性要求较高场合。稳定性其次。

             游戏、视频会议、视频电话。        

             腾讯、华为、阿里  ---  应用层数据校验协议,弥补udp的不足。

并且两者在Linux网络编程中也会有很大的区别

二、TCP时稳定的连接方式:

      TCP是面向连接的,TCP的三次握手很大程度上保证了数据的可靠性,而UDP不是面向连接的,UDP传送数据前并不与对方建立连接,对接收到的数据也不发送确认信号,发送端不知道数据是否会正确接收,也不会重发,所以说UDP是无连接的、不可靠的一种数据传输协议

三、UDP实现的 C/S 模型:

   recv()/send() 只能用于 TCP 通信。 替代 read、write

  accpet();(阻塞监听客户端连接) ---- Connect(); ---被舍弃

  1. server:

 

lfd = socket(AF_INET, STREAM, 0);      (创建socke)  SOCK_DGRAM --- 报式协议。
        bind();        (绑定服务器地址结构)
        listen();        (设置监听上限)--- 可有可无
 while(1){
        read(cfd, buf, sizeof) --- 被替换 --- recvfrom() --- 涵盖accept传出地址结构。
        ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
  /***********recvfrom()***********/
       sockfd: 套接字
       buf:缓冲区地址
       len:缓冲区大小
       flags: 0
       src_addr:(struct sockaddr *)&addr 传出。 对端地址结构
       addrlen:传入传出。
       返回值: 成功接收数据字节数。 失败:-1 errn。 0: 对端关闭。
            小-- 大
                
        write();--- 被替换 --- sendto()---- connect
        ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
     /***********recvfrom()***********/       
        sockfd: 套接字
        buf:存储数据的缓冲区
        len:数据长度
        flags: 0
        src_addr:(struct sockaddr *)&addr 传入。 目标地址结构
        addrlen:地址结构长度。
        返回值:成功写出数据字节数。 失败 -1, errno     
}

close();

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
 
#define SERV_PORT 8000    //端口号
 
int main(void)
{
    struct sockaddr_in serv_addr, clie_addr;
    socklen_t clie_addr_len;
    int sockfd;
    char buf[BUFSIZ];
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    int i, n;
 
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
    bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
 
    bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
 
    printf("Accepting connections ...\n");
    while (1) {
        clie_addr_len = sizeof(clie_addr);
        n = recvfrom(sockfd, buf, BUFSIZ,0, (struct sockaddr *)&clie_addr, &clie_addr_len);
        if (n == -1)
            perror("recvfrom error");
 
        //inet_ntop将点分文本IP转换为二进制网络字节序IP    
        //ntohs函数是一个网络字节序转换函数,用于将16位无符号整数从网络字节序(大端)转换为主机字节序
 
        printf("received from %s at PORT %d\n",
                inet_ntop(AF_INET, &clie_addr.sin_addr, str, sizeof(str)),
                ntohs(clie_addr.sin_port));
 
        for (i = 0; i < n; i++)
            buf[i] = toupper(buf[i]);
 
        n = sendto(sockfd, buf, n, 0, (struct sockaddr *)&clie_addr, sizeof(clie_addr));
        if (n == -1)
            perror("sendto error");
    }
 
    close(sockfd);
 
    return 0;
}

2. client:

       connfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

      sendto(‘服务器的地址结构’, 地址结构大小)

      recvfrom()

       写到屏幕

       close();

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
 
#define SERV_PORT 8000    //端口号
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in servaddr;
    int sockfd, n;
    char buf[BUFSIZ];
 
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
 
   // bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));    //无效,可有可无
 
    while (fgets(buf, BUFSIZ, stdin) != NULL) {
        n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
        if (n == -1)
            perror("sendto error");
 
        n = recvfrom(sockfd, buf, BUFSIZ, 0, NULL, 0);         //NULL:不关心对端信息
        if (n == -1)
            perror("recvfrom error");
 
        write(STDOUT_FILENO, buf, n);
    }
 
    close(sockfd);
 
    return 0;
}

3.实现效果

四、socket IPC(本地套接字domain)

IPC: pipe、fifo、mmap、信号、本地套(domain)--- CS模型

1.本地套接字domain    

      对比网络编程 TCP C/S模型, 注意以下几点:

   (1).socket()

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

                参数 domain:AF_INET --》 AF_UNIX/AF_LOCAL

   

                        type: SOCK_STREAM/SOCK_DGRAM  都可以。  

   (2). 地址结构:

sockaddr_in --》 sockaddr_un;
        struct sockaddr_in srv_addr; --》struct sockaddr_un srv_adrr;
        srv_addr.sin_family = AF_INET;  --》 srv_addr.sun_family = AF_UNIX;
·
        srv_addr.sin_port = htons(8888);  --》 strcpy(srv_addr.sun_path, "srv.socket")
        srv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);          
        len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen("srv.socket");
    
        bind(fd, (struct sockaddr *)&srv_addr, sizeof(srv_addr));  --》    bind(fd, (struct sockaddr *)&srv_addr, len);

  (3).bind()

        bind()函数调用成功,会创建一个 socket。因此为保证bind成功,通常我们在 bind之前, 可以  使用 unlink("srv.socket");

  (4).客户端

       客户端不能依赖 “隐式绑定”。并且应该在通信建立过程中,创建且初始化2个地址结构:

               1) client_addr --》 bind()

               2)  server_addr --》connect();

2.server

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/un.h>
#include <stddef.h>
 
#include "wrap.h"
 
#define SERV_ADDR  "serv.socket"
 
int main(void)
{
    int lfd, cfd, len, size, i;
    struct sockaddr_un servaddr, cliaddr;
    char buf[4096];
 
    lfd = Socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
 
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(servaddr.sun_path, SERV_ADDR);
 
    len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(servaddr.sun_path);     /* servaddr total len */
 
    unlink(SERV_ADDR);                              /* 确保bind之前serv.sock文件不存在,bind会创建该文件 */
    Bind(lfd, (struct sockaddr *)&servaddr, len);           /* 参3不能是sizeof(servaddr) */
 
    Listen(lfd, 20);
 
    printf("Accept ...\n");
    while (1) {
        len = sizeof(cliaddr);  //AF_UNIX大小+108B
 
        cfd = Accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, (socklen_t *)&len);
 
        len -= offsetof(struct sockaddr_un, sun_path);      /* 得到文件名的长度 */
        cliaddr.sun_path[len] = '\0';                       /* 确保打印时,没有乱码出现 */
 
        printf("client bind filename %s\n", cliaddr.sun_path);
 
        while ((size = read(cfd, buf, sizeof(buf))) > 0) {
            for (i = 0; i < size; i++)
                buf[i] = toupper(buf[i]);
            write(cfd, buf, size);
        }
        close(cfd);
    }
    close(lfd);
 
    return 0;
}

3.connect

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>         
#include <sys/socket.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/un.h>
#include <stddef.h>
 
#include "wrap.h"
 
#define SERV_ADDR "serv.socket"
#define CLIE_ADDR "clie.socket"
 
int main(void)
{
    int  cfd, len;
    struct sockaddr_un servaddr, cliaddr;
    char buf[4096];
 
    cfd = Socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
 
    bzero(&cliaddr, sizeof(cliaddr));
    cliaddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(cliaddr.sun_path,CLIE_ADDR);
 
    len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(cliaddr.sun_path);     /* 计算客户端地址结构有效长度 */
 
    unlink(CLIE_ADDR);
    Bind(cfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, len);                                 /* 客户端也需要bind, 不能依赖自动绑定*/
 
 /
   
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));                                          /* 构造server 地址 */
    servaddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(servaddr.sun_path, SERV_ADDR);
 
    len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(servaddr.sun_path);   /* 计算服务器端地址结构有效长度 */
 
    Connect(cfd, (struct sockaddr *)&servaddr, len);
 
    while (fgets(buf, sizeof(buf), stdin) != NULL) {
        write(cfd, buf, strlen(buf));
        len = read(cfd, buf, sizeof(buf));
        write(STDOUT_FILENO, buf, len);
    }
 
    close(cfd);
 
    return 0;
}

4.运行效果:

五、对比本地套 和 网络套。

1.server:

             网络套接字                                                                          本地套接字  

2. client:

          网络套接字                                                                           本地套接字

六、UDP用户数据报的首部格式:

UDP 用户数据报的首部十六进制表示是:06 32 00 45 00 1C E2 17

七、使用 UDP 的这个服务器程序是什么?

源端口:1586(前4个字节0632)

目的端口:69(00 45)

用户数据报总长度:28 字节(00 1C,其中首部占8字节)

数据部分长度:20 字节,用户数据报总长度-8(首部)

这个用户数据报是:从客户发送给服务器

服务器程序:TFTP。(端口号69号)

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