UDP通信详解:无连接、不可靠的报文传输

UDP通信详解:无连接、不可靠的报文传输

udp 是一个面向无连接的,不安全的,报式传输层协议,udp 的通信过程默认也是阻塞的。

UDP通信不需要建立连接 ,因此不需要进行 connect () 操作UDP通信过程中,每次都需要指定数据接收端的IP和端口,和发快递差不多UDP不对收到的数据进行排序,在UDP报文的首部中并没有关于数据顺序的信息UDP对接收到的数据报不回复确认信息,发送端不知道数据是否被正确接收,也不会重发数据。如果发生了数据丢失,不存在丢一半的情况,如果丢当前这个数据包就全部丢失了 1. 通信流程

使用 UDP 进行通信,服务器和客户端的处理步骤比 TCP 要简单很多,并且两端是对等的 (通信的处理流程几乎是一样的),也就是说并没有严格意义上的客户端和服务器端。UDP 的通信流程如下:

1.1 服务器端

假设服务器端是接收数据的角色:

1.创建通信的套接字

// 第二个参数是 SOCK_DGRAM, 第三个参数0表示使用报式协议中的udp

int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

2.使用通信的套接字和本地的 IP 和端口绑定,IP 和端口需要转换为大端 (可选)

bind();

3.通信

// 接收数据

recvfrom();

// 发送数据

sendto();

4.关闭套接字(文件描述符)

close(fd);

1.2 客户端

假设客户端是发送数据的角色:

1.创建通信的套接字

// 第二个参数是 SOCK_DGRAM, 第三个参数0表示使用报式协议中的udp

int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

2.通信

// 接收数据

recvfrom();

// 发送数据

sendto();

3.关闭套接字(文件描述符)

close(fd);

在 UDP 通信过程中,哪一端是接收数据的角色,那么这个接收端就必须绑定一个固定的端口,如果某一端不需要接收数据,这个绑定操作就可以省略不写了,通信的套接字会自动绑定一个随机端口。

2. 通信函数

基于 UDP 进行套接字通信,创建套接字的函数还是 socket() 但是第二个参数的值需要指定为 SOCK_DGRAM,通过该参数指定要创建一个基于报式传输协议的套接字,最后一个参数指定为 0 表示使用报式协议中的 UDP 协议。

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

参数:domain:地址族协议,AF_INET -> IPv4,AF_INET6-> IPv6type:使用的传输协议类型,报式传输协议需要指定为 SOCK_DGRAMprotocol:指定为 0,表示使用的默认报式传输协议为 UDP返回值:函数调用成功返回一个可用的文件描述符(大于 0),调用失败返回 - 1另外进行 UDP 通信,通信过程虽然默认还是阻塞的,但是通信函数和 TCP 不同,操作函数原型如下:

// 接收数据, 如果没有数据,该函数阻塞

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,

struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

参数:sockfd: 基于 udp 的通信的文件描述符buf: 这个指针指向的内存中存储了要发送的数据len: 要发送的数据的实际长度flags: 设置套接字属性,一般使用默认属性,指定为 0 即可dest_addr: 接收数据的一端对应的地址信息,大端的 IP 和端口addrlen: 参数 dest_addr 指向的内存大小返回值:函数调用成功返回实际发送的字节数,调用失败返回 - 13. 通信代码

在 UDP 通信过程中,服务器和客户端都可以作为数据的发送端和数据接收端,假设服务器端是被动接收数据,客户端是主动发送数据,那么在服务器端就必须绑定固定的端口了。

3.1 服务器端

#include

#include

#include

#include

#include

int main()

{

// 1. 创建通信的套接字

int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

if(fd == -1)

{

perror("socket");

exit(0);

}

// 2. 通信的套接字和本地的IP与端口绑定

struct sockaddr_in addr;

addr.sin_family = AF_INET;

addr.sin_port = htons(9999); // 大端

addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 0.0.0.0

int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

if(ret == -1)

{

perror("bind");

exit(0);

}

char buf[1024];

char ipbuf[64];

struct sockaddr_in cliaddr;

int len = sizeof(cliaddr);

// 3. 通信

while(1)

{

// 接收数据

memset(buf, 0, sizeof(buf));

int rlen = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&cliaddr, &len);

printf("客户端的IP地址: %s, 端口: %d\n",

inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)),

ntohs(cliaddr.sin_port));

printf("客户端say: %s\n", buf);

// 回复数据

// 数据回复给了发送数据的客户端

sendto(fd, buf, rlen, 0, (struct sockaddr*)&cliaddr, sizeof(cliaddr));

}

close(fd);

return 0;

}

作为数据接收端,服务器端通过 bind() 函数绑定了固定的端口,然后基于这个固定的端口通过 recvfrom() 函数接收客户端发送的数据,同时通过这个函数也得到了数据发送端的地址信息(recvfrom 的第三个参数),这样就可以通过得到的地址信息通过 sendto() 函数给客户端回复数据了。

3.2 客户端

#include

#include

#include

#include

#include

int main()

{

// 1. 创建通信的套接字

int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

if(fd == -1)

{

perror("socket");

exit(0);

}

// 初始化服务器地址信息

struct sockaddr_in seraddr;

seraddr.sin_family = AF_INET;

seraddr.sin_port = htons(9999); // 大端

inet_pton(AF_INET, "192.168.1.100", &seraddr.sin_addr.s_addr);

char buf[1024];

char ipbuf[64];

struct sockaddr_in cliaddr;

int len = sizeof(cliaddr);

int num = 0;

// 2. 通信

while(1)

{

sprintf(buf, "hello, udp %d....\n", num++);

// 发送数据, 数据发送给了服务器

sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&seraddr, sizeof(seraddr));

// 接收数据

memset(buf, 0, sizeof(buf));

recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);

printf("服务器say: %s\n", buf);

sleep(1);

}

close(fd);

return 0;

}

作为数据发送端,客户端不需要绑定固定端口,客户端使用的端口是随机绑定的(也可以调用 bind () 函数手动进行绑定)。客户端在接收服务器端回复的数据的时候需要调用 recvfrom() 函数,因为客户端在发送数据之前就已经知道服务器绑定的固定的 IP 和端口信息了,所以接收服务器数据的时候就可以不保存服务器端的地址信息,直接将函数的最后两个参数指定为 NULL 即可。

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