网络编程之 UDP 用户数据报
1、特性: 无链接 不可靠 大数据
2、框架: C/S模式
server:socket() ===>bind()===>recvfrom()===>close()
client:socket() ===>bind()===>sendto() ===>close()
注意:socket()的参数需要调整。
socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);
bind() 客户端是可选的,服务器端是比选的。
1、数据有边界,
2、发送数据和接受数据的次数使一致的,
同时长度要匹配,不然会产生数据丢弃的情况。
3、recvfrom会阻塞
4、 没有recvfrim 不会导致sendto阻塞
一、发送接收函数:
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能:用于UDP协议中向对方发送数据。
参数:sockfd 本地的套接字id
buff 本地的数据存储,一般是要发送的数据。
len 要发送的数据长度
flags 要发送数据方式,0 表示阻塞发送。
dest_addr: 必选,表示要发送到的目标主机信息结构体。
addrlen :目标地址长度。
返回值:成功 发送的数据长度
失败 -1;
二ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能:用于UDP协议中获取对方发送的数据。
参数:sockfd 本地的套接字id
buff 要存储数据的内存区,一般是数组或者动态内存。
len 要获取的数据长度,一般是buff的大小。
flags 获取方式,0 阻塞
src_addr 可选,表示对方的地址信息结构体,
如果为NULL,表示不关心对方地址。
addrlen 对方地址信息结构体大小。
如果对方地址是NULL,则该值也为NULL。
返回值:成功 接收到的数据长度
失败 -1;
sever.c
#include <stdio.h> // 标准输入输出库
#include <stdlib.h> // 标准库,包含exit等函数
#include <unistd.h> // UNIX标准函数定义,如sleep(但这里未使用)
#include <string.h> // 字符串操作函数,如bzero(注意:bzero已被弃用,建议使用memset)
#include <sys/types.h> // 基本数据类型定义
#include <sys/socket.h> // 套接字编程接口
#include <netinet/in.h> // 定义IPv4地址
#include <netinet/ip.h> // 虽然包含了,但在本程序中未直接使用到IP协议头
#include <arpa/inet.h> // 定义IP地址转换函数
#include <time.h> // 包含时间处理函数 typedef struct sockaddr * (SA); int main(int argc, char *argv[])
{ // 创建一个UDP套接字 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if (-1 == sockfd) { // 如果创建套接字失败,则打印错误信息并退出 perror("socket"); exit(1); } // 定义服务器和客户端地址结构体变量,并清零 struct sockaddr_in ser, cli; bzero(&ser, sizeof(ser)); // 使用bzero函数清零结构体,注意bzero函数已被废弃,建议使用memset bzero(&cli, sizeof(cli)); // 同样,建议使用memset // 设置服务器地址信息 ser.sin_family = AF_INET; ser.sin_port = htons(50000); // 设置服务器端口号,进行网络字节序转换 ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.203.128"); // 设置服务器IP地址 // 将套接字绑定到服务器地址和端口上 // 注意:这通常是在服务器程序中完成的,而不是客户端 int ret = bind(sockfd, (SA)&ser, sizeof(ser)); if (-1 == ret) { perror("bind"); exit(1); } // 初始化客户端地址长度变量 socklen_t len = sizeof(cli); // 进入无限循环,接收数据并发送响应 while (1) { char buf[512] = {0}; // 定义一个接收缓冲区,并初始化为空 // 接收数据,注意这里也更新了cli的地址和长度信息 recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (SA)&cli, &len); // 获取当前时间 time_t tm; time(&tm); // 将接收到的数据和当前时间追加到buf中(注意:这可能会导致缓冲区溢出) // 更安全的做法是先检查buf中剩余的空间 sprintf(buf, "%s %s", buf, ctime(&tm)); // 发送响应给客户端 // 注意:这里使用了之前从recvfrom获取的cli地址和长度信息 sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&cli, len); // 但注意:strlen(buf)可能不包含ctime返回的字符串的结束符'\n' // 更安全的做法是使用snprintf来确保不会超出buf的大小 // 这里没有添加延时,程序会尽可能快地处理每一个接收到的数据包 } // 注意:由于存在无限循环,这里的close和return语句实际上不会被执行 // 但为了代码的完整性,我还是保留了它们 // 如果需要退出程序,应该在循环内部添加适当的退出条件 // 关闭套接字(这行代码实际上不会被执行) close(sockfd); return 0; // 程序正常结束(这行代码实际上也不会被执行)
}
client.c
#include <stdio.h> // 标准输入输出库
#include <stdlib.h> // 标准库,包含exit等函数
#include <unistd.h> // UNIX标准函数定义,如sleep
#include <string.h> // 字符串操作函数,如strlen, bzero
#include <sys/types.h> // 基本数据类型定义
#include <sys/socket.h> // 套接字编程接口
#include <netinet/in.h> // 定义IPv4地址
#include <netinet/ip.h> // IP协议头
#include <arpa/inet.h> // 定义IP地址转换函数
#include <time.h> // 包含时间处理函数,但本程序中未使用 // 注意:这里的typedef使用方式不正确,它应该是一个类型别名,而不是一个函数指针
// 正确的写法应该是:typedef struct sockaddr *SA; 去掉了括号和多余的空格
typedef struct sockaddr *SA; int main(int argc, char *argv[])
{ // 创建一个UDP套接字 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if (-1 == sockfd) { // 如果创建套接字失败,则打印错误信息并退出 perror("socket"); exit(1); } // 定义服务器地址结构体变量,并清零 struct sockaddr_in ser; bzero(&ser, sizeof(ser)); // 使用bzero函数清零结构体// 设置服务器地址族为IPv4 ser.sin_family = AF_INET; // 设置服务器端口号,使用htons函数进行网络字节序转换 ser.sin_port = htons(50000); // 设置服务器IP地址,通过inet_addr函数将点分十进制字符串转换为网络字节序 ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.203.128"); // 进入无限循环,持续发送数据并接收响应 while (1) { // 定义一个发送缓冲区,并初始化为测试消息 char buf[512] = "hello,this is udp test"; // 向服务器发送数据 sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&ser, sizeof(ser)); // 清零接收缓冲区,准备接收数据 bzero(buf, sizeof(buf)); // 接收服务器响应的数据,但注意这里传递了NULL作为地址和长度的参数,这是错误的 // 正确的做法应该是提供一个有效的sockaddr_in结构体变量和socklen_t类型的变量来接收客户端地址和长度 // 这里我们假设服务器和客户端在同一台机器上,且端口固定,因此可以省略这部分信息 // 但为了代码的健壮性和可移植性,建议总是检查来源地址 recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL); // 这里需要修正 // 打印接收到的数据 printf("buf is %s\n", buf); // 暂停一秒后再次发送 sleep(1); } // 注意:由于存在无限循环,这里的close和return语句实际上不会被执行 // 但为了代码的完整性,我还是保留了它们 // 如果需要退出程序,应该在循环内部添加适当的退出条件 close(sockfd); // 关闭套接字 return 0; // 程序正常结束
}
练习:
1、根据以上知识点编写UDP测试程序,验证UDP协议的无链接性质。
1、将照片传输到客户端:
注意要将ip地址改成想要发送的ip地址
ip: ifconfig
server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <fcntl.h>
typedef struct sockaddr * (SA);
int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");exit(1);}// man 7 ip struct sockaddr_in ser,cli;bzero(&ser,sizeof(ser));bzero(&cli,sizeof(cli));ser.sin_family = AF_INET;// 大小端转化 host to net short ser.sin_port = htons(50000);//ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");ser.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;int ret = bind(sockfd,(SA)&ser,sizeof(ser));if(-1 == ret){perror("bind");exit(1);}socklen_t len = sizeof(cli);int fd = open("2.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0666);if(-1 == fd){perror("open");exit(1);}while(1){char buf[512]={0};int rd_ret = recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(SA)&cli,&len);if(0 == strcmp(buf,"^_^")){break;}write(fd,buf,rd_ret);bzero(buf,sizeof(buf));strcpy(buf,"go on");sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(SA)&cli,len);}close(sockfd);close(fd);return 0;
}
clink.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <fcntl.h>
typedef struct sockaddr * (SA);int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");exit(1);}struct sockaddr_in ser;bzero(&ser,sizeof(ser));ser.sin_family = AF_INET;// 大小端转化 host to net short ser.sin_port = htons(50000);ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.203.128");int fd = open("/home/linux/1.png",O_RDONLY);if(-1 == fd){perror("open");exit(1);}char buf[512]={0};while(1){bzero(buf,sizeof(buf));int rd_ret = read(fd,buf,sizeof(buf));if(0==rd_ret){break;}sendto(sockfd,buf,rd_ret,0,(SA)&ser,sizeof(ser));bzero(buf,sizeof(buf));recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,NULL,NULL);}bzero(buf,sizeof(buf));strcpy(buf,"^_^");sendto(sockfd,buf,3,0,(SA)&ser,sizeof(ser));close(sockfd);close(fd);return 0;
}
3、将以上知识点融合,考虑如何实现一个基于UDP的聊天室程序。
要求如下:
1、要有注册过程,每个客户端必须在服务器端有注册信息。
2、任意客户端发送的消息必须由服务器转发给所有在线客户端。
3、任意客户端下线必须通知其他在线用户主机。
服务端:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
typedef struct sockaddr * (SA);
typedef enum {CMD_LOGIN,CMD_CHAT,CMD_LOGOUT}TYPE;
typedef struct
{TYPE type;char name[50];char context[128];}MSG;
typedef struct
{struct sockaddr_in cli;int flag; // 0 free 1 occu
}LIST;
#define MAX 10
LIST list[MAX]={0};
int do_login(int sockfd,MSG* msg,struct sockaddr_in* cli)
{int i = 0 ;for(i=0;i<MAX;i++){if(1 == list[i].flag ){sendto(sockfd,msg,sizeof(MSG),0,(SA)&list[i].cli,sizeof(list[i].cli));}}for(i=0;i<MAX;i++){if(0 == list[i].flag ){list[i].flag =1;//list[i].cli = *cli;memcpy(&list[i].cli,cli,sizeof(*cli));break;}}return 0;
}int do_chat(int sockfd, MSG* msg,struct sockaddr_in*cli)
{int i = 0 ;for(i=0;i<MAX;i++){if(1 == list[i].flag && 0!=memcmp(&list[i].cli,cli,sizeof(*cli)) ){sendto(sockfd,msg,sizeof(MSG),0,(SA)&list[i].cli,sizeof(list[i].cli));}}
}
int do_logout(int sockfd, MSG* msg,struct sockaddr_in*cli)
{return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");exit(1);}// man 7 ip struct sockaddr_in ser,cli;bzero(&ser,sizeof(ser));bzero(&cli,sizeof(cli));ser.sin_family = AF_INET;// 大小端转化 host to net short ser.sin_port = htons(50000);ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");int ret = bind(sockfd,(SA)&ser,sizeof(ser));if(-1 == ret){perror("bind");exit(1);}socklen_t len = sizeof(cli);MSG msg;while(1){bzero(&msg,sizeof(msg));recvfrom(sockfd,&msg,sizeof(msg),0,(SA)&cli,&len);switch(msg.type){case CMD_LOGIN:do_login(sockfd,&msg,&cli);break;case CMD_LOGOUT:do_logout(sockfd,&msg,&cli);break;case CMD_CHAT:do_chat(sockfd,&msg,&cli);break;}}close(sockfd);return 0;
}
客户端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
typedef struct sockaddr * (SA);
typedef enum {CMD_LOGIN,CMD_CHAT,CMD_LOGOUT}TYPE;
typedef struct
{TYPE type;char name[50];char context[128];}MSG;
int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");exit(1);}// man 7 ip struct sockaddr_in ser,cli;bzero(&ser,sizeof(ser));ser.sin_family = AF_INET;// 大小端转化 host to net short ser.sin_port = htons(50000);ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");socklen_t len = sizeof(cli);MSG msg;char name[50]={0};printf("input name:");fgets(name,sizeof(name),stdin);name[strlen(name)-1]='\0';msg.type = CMD_LOGIN;strcpy(msg.name ,name);strcpy(msg.context,"login");sendto(sockfd,&msg,sizeof(msg),0,(SA)&ser,sizeof(ser));pid_t pid = fork();if(pid>0){while(1){bzero(&msg,sizeof(msg));recvfrom(sockfd,&msg,sizeof(msg),0,NULL,NULL); printf("%s:%s\n",msg.name,msg.context);}}else if(0==pid){while(1){printf("to all"); char buf[128]={0};strcpy(msg.name,name);msg.type = CMD_CHAT;fgets(msg.context,sizeof(msg.context),stdin);//#quitmsg.context[strlen(msg.context)-1]='\0';if(0==strcmp(msg.context,"#quit")){msg.type = CMD_LOGOUT;strcpy(msg.context,"CMD_LOGOUT");}sendto(sockfd,&msg,sizeof(msg),0,(SA)&ser,sizeof(ser));}}else {perror("fork");exit(1);}close(sockfd);return 0;
}