Linux网络编程 ——UDP 通信
- 1. UDP
- 1.1 UDP 通信
- 1.2 广播
- 1.3 组播（多播）
- 2. 本地套接字
1. UDP
1.1 UDP 通信
输入 man 2 sendto 查看说明文档
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
- 参数：
- sockfd : 通信的fd
- buf : 要发送的数据
- len : 发送数据的长度
- flags : 0
- dest_addr : 通信的另外一端的地址信息
- addrlen : 前面地址的内存大小
- 返回值：
- 成功：字节个数
- 失败：-1
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
- 参数：
- sockfd : 通信的fd
- buf : 接收数据的数组
- len : 数组的大小
- flags : 0
- src_addr : 用来保存另外一端的地址信息，不需要可以指定为NULL
- addrlen : 前面地址的内存大小
- 返回值：
- 成功：字节个数
- 失败：-1
代码实现：
（1）服务器端 udp_server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
// 1.创建一个通信的socket
int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1) {
perror("socket");
exit(-1);
}
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(9999);
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 2.绑定
int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
if(ret == -1) {
perror("bind");
exit(-1);
}
// 3.通信
while(1) {
char recvbuf[128];
char ipbuf[16];
struct sockaddr_in cliaddr;
int len = sizeof(cliaddr);
// 接收数据
int num = recvfrom(fd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
// （判断）
printf("client IP : %s, Port : %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)),
ntohs(cliaddr.sin_port));
printf("client say : %s\n", recvbuf);
// 发送数据
sendto(fd, recvbuf, strlen(recvbuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
}
close(fd);
return 0;
}
（2）客户端 udp_client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
// 1.创建一个通信的socket
int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1) {
perror("socket");
exit(-1);
}
// 服务器的地址信息
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_port = htons(9999);
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &saddr.sin_addr.s_addr);
int num = 0;
// 3.通信
while(1) {
// 发送数据
char sendBuf[128];
sprintf(sendBuf, "hello , i am client %d \n", num++);
sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
// 接收数据
int num = recvfrom(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf), 0, NULL, NULL);
printf("server say : %s\n", sendBuf);
sleep(1);
}
close(fd);
return 0;
}
- 运行结果：
1.2 广播
向子网中多台计算机发送消息，并且子网中所有的计算机都可以接收到发送方发送的消息，每个广播消息都包含一个 特殊的IP地址，这个IP中子网内 主机标志部分的二进制 全部为 1。
- 只能 在 局域网 中使用。
- 客户端 需要 绑定 服务器广播使用的 端口，才可以接收到广播消息。
- 《Unix 网络编程》p151
// 设置广播属性的函数
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);
- sockfd : 文件描述符
- level : 级别，SOL_SOCKET
- optname : SO_BROADCAST
- optval : int类型的值，为1表示允许广播
- optlen : optval的大小
代码实现：
（1）服务器端 bro_server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
// 1.创建一个通信的socket
int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1) {
perror("socket");
exit(-1);
}
// 2.设置广播属性
int op = 1;
setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &op, sizeof(op));
// 3.创建一个广播的地址
struct sockaddr_in cliaddr;
cliaddr.sin_family = AF_INET;
cliaddr.sin_port = htons(9999);
inet_pton(AF_INET, "192.168.216.255", &cliaddr.sin_addr.s_addr);
// 3.通信
int num = 0;
while(1) {
char sendBuf[128];
sprintf(sendBuf, "hello, client....%d\n", num++);
// 发送数据
sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
printf("广播的数据：%s\n", sendBuf);
sleep(1);
}
close(fd);
return 0;
}
（2）客户端 bro_client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
// 1.创建一个通信的socket
int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1) {
perror("socket");
exit(-1);
}
struct in_addr in;
// 2.客户端绑定本地的IP和端口
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(9999);
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
if(ret == -1) {
perror("bind");
exit(-1);
}
// 3.通信
while(1) {
char buf[128];
// 接收数据
int num = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
printf("server say : %s\n", buf);
}
close(fd);
return 0;
}
- 运行结果：
- 产生丢包，客户端只能接收部分数据。
注意：
- 同一个主机不能使用相同的端口号，一个端口号只能标识一个进程！
- 测试的话可以克隆一个主机，设置其 ip 在同一个网段（局域网）。
1.3 组播（多播）
单播地址 标识 单个 IP 接口 ，广播地址 标识 某个子网的 所有 IP 接口，多播地址 标识 一组 IP 接口。单播 和 广播 是寻址方案的两个极端（要么单个要么全部），多播则意在两者之间提供一种 折中方案。多播数据报只应该由对它感兴趣的接口接收，也就是说 由运行 相应多播会话应用系统的主机上的接口 接收。另外，广播 一般局限于 局域网 内使用，而 多播 则既可以用于 局域网，也可以 跨广域网（因特网） 使用。
- 组播 既可以用于局域网，也可以用于广域网
- 客户端 需要加入 多播组，才能接收到多播的数据
组播地址
- IP 多播通信必须依赖于 IP 多播地址，在 IPv4 中它的范围从
224.0.0.0到239.255.255.255，并被划分为局部链接多播地址、预留多播地址 和管理权限多播地址三类:
- 设置组播
- 《Unix 网络编程》p151
- 《Unix 网络编程》p151
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);
// 服务器设置多播的信息，外出接口
- level : IPPROTO_IP
- optname : IP_MULTICAST_IF
- optval : struct in_addr
// 客户端加入到多播组：
- level : IPPROTO_IP
- optname : IP_ADD_MEMBERSHIP
- optval : struct ip_mreq
struct ip_mreq
{
/* IP multicast address of group. */
struct in_addr imr_multiaddr; // 组播的IP地址
/* Local IP address of interface. */
struct in_addr imr_interface; // 本地的IP地址
};
typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;
};
代码实现：
（1）服务器端 multi_server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
// 1.创建一个通信的socket
int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1) {
perror("socket");
exit(-1);
}
// 2.设置多播的属性，设置外出接口
struct in_addr imr_multiaddr;
// 初始化多播地址
inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &imr_multiaddr.s_addr);
setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &imr_multiaddr, sizeof(imr_multiaddr));
// 3.初始化客户端的地址信息
struct sockaddr_in cliaddr;
cliaddr.sin_family = AF_INET;
cliaddr.sin_port = htons(9999);
inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &cliaddr.sin_addr.s_addr);
// 3.通信
int num = 0;
while(1) {
char sendBuf[128];
sprintf(sendBuf, "hello, client....%d\n", num++);
// 发送数据
sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
printf("组播的数据：%s\n", sendBuf);
sleep(1);
}
close(fd);
return 0;
}
（2）客户端 multi_client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
// 1.创建一个通信的socket
int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1) {
perror("socket");
exit(-1);
}
struct in_addr in;
// 2.客户端绑定本地的IP和端口
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(9999);
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
if(ret == -1) {
perror("bind");
exit(-1);
}
struct ip_mreq op;
inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &op.imr_multiaddr.s_addr);
op.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
// 加入到多播组
setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &op, sizeof(op));
// 3.通信
while(1) {
char buf[128];
// 接收数据
int num = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
printf("server say : %s\n", buf);
}
close(fd);
return 0;
}
- 运行结果：
2. 本地套接字
本地套接字的作用：本地的 进程间通信
- 有关系的进程间的通信
- 没有关系的进程间的通信
本地套接字 实现流程和 网络套接字 类似，一般呢采用TCP的通信流程。
// 本地套接字通信的流程 - tcp
// 服务器端
1. 创建监听的套接字
int lfd = socket(AF_UNIX/AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);
2. 监听的套接字绑定本地的套接字文件 -> server端
struct sockaddr_un addr;
// 绑定成功之后，指定的sun_path中的套接字文件会自动生成。
bind(lfd, addr, len);
3. 监听
listen(lfd, 100);
4. 等待并接受连接请求
struct sockaddr_un cliaddr;
int cfd = accept(lfd, &cliaddr, len);
5. 通信
接收数据：read/recv
发送数据：write/send
6. 关闭连接
close();
// 客户端的流程
1. 创建通信的套接字
int fd = socket(AF_UNIX/AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);
2. 监听的套接字绑定本地的IP 端口
struct sockaddr_un addr;
// 绑定成功之后，指定的sun_path中的套接字文件会自动生成。
bind(lfd, addr, len);
3. 连接服务器
struct sockaddr_un serveraddr;
connect(fd, &serveraddr, sizeof(serveraddr));
4. 通信
接收数据：read/recv
发送数据：write/send
5. 关闭连接
close();
// 头文件: sys/un.h
#define UNIX_PATH_MAX 108
struct sockaddr_un {
sa_family_t sun_family; // 地址族协议 af_local
char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; // 套接字文件的路径, 这是一个伪文件, 大小永远=0
};
代码实现：
（1）服务器端 ipc_server.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/un.h>
int main() {
unlink("server.sock");
// 1.创建监听的套接字
int lfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);
if(lfd == -1) {
perror("socket");
exit(-1);
}
// 2.绑定本地套接字文件
struct sockaddr_un addr;
addr.sun_family = AF_LOCAL;
strcpy(addr.sun_path, "server.sock");
int ret = bind(lfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
if(ret == -1) {
perror("bind");
exit(-1);
}
// 3.监听
ret = listen(lfd, 100);
if(ret == -1) {
perror("listen");
exit(-1);
}
// 4.等待客户端连接
struct sockaddr_un cliaddr;
int len = sizeof(cliaddr);
int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
if(cfd == -1) {
perror("accept");
exit(-1);
}
printf("client socket filename: %s\n", cliaddr.sun_path);
// 5.通信
while(1) {
char buf[128];
int len = recv(cfd, buf, sizeof(buf), 0);
if(len == -1) {
perror("recv");
exit(-1);
} else if(len == 0) {
printf("client closed....\n");
break;
} else if(len > 0) {
printf("client say : %s\n", buf);
send(cfd, buf, len, 0);
}
}
close(cfd);
close(lfd);
return 0;
}
（2）客户端 ipc_client.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/un.h>
int main() {
unlink("client.sock");
// 1.创建套接字
int cfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);
if(cfd == -1) {
perror("socket");
exit(-1);
}
// 2.绑定本地套接字文件
struct sockaddr_un addr;
addr.sun_family = AF_LOCAL;
strcpy(addr.sun_path, "client.sock");
int ret = bind(cfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
if(ret == -1) {
perror("bind");
exit(-1);
}
// 3.连接服务器
struct sockaddr_un seraddr;
seraddr.sun_family = AF_LOCAL;
strcpy(seraddr.sun_path, "server.sock");
ret = connect(cfd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));
if(ret == -1) {
perror("connect");
exit(-1);
}
// 4.通信
int num = 0;
while(1) {
// 发送数据
char buf[128];
sprintf(buf, "hello, i am client %d\n", num++);
send(cfd, buf, strlen(buf) + 1, 0);
printf("client say : %s\n", buf);
// 接收数据
int len = recv(cfd, buf, sizeof(buf), 0);
if(len == -1) {
perror("recv");
exit(-1);
} else if(len == 0) {
printf("server closed....\n");
break;
} else if(len > 0) {
printf("server say : %s\n", buf);
}
sleep(1);
}
close(cfd);
return 0;
}
注：仅供学习参考，如有不足，欢迎指正！
