UDP及广播与组播的应用

1. UDP

1.1 通信流程

服务器：--》短信的接收方

1. 创建套接字 (socket)--------------------------------------》有手机

2. 指定网络信息-----------------------------------------------》有号码

3. 绑定套接字 (bind)----------------------------------------》插卡

4. 接收发送消息（recvfrom sendto)---------------------》收短信

5. 关闭套接字（close)---------------------------------------》接收完毕

客户端：--》短信的发送方

1. 创建套接字 (socket)--------------------------------------》有手机

2.指定网络（服务器）信息---------------------------------》有对方号码

3.接收发送消息（recvfrom sendto)---------------------》发短信

4.关闭套接字（close)---------------------------------------》发送完毕

1.2 函数接口

1. recvfrom

recvfrom的最后连两个参数与accept最后两个参数起到了相同的作用

就可以获取到发消息的是谁或者说是接收到的是谁的消息

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能：接收数据
参数：
	sockfd：套接字描述符
	buf:接收缓存区的首地址
	len：接收缓存区的大小
	flags：0
	src_addr:发送端的网络信息结构体的指针
	addrlen：发送端的网络信息结构体的大小的指针
返回值：
	成功接收的字节个数
	失败：-1
	0:客户端退出

2.sendto

sendto的最后连两个参数与connect最后两个参数传参一样

要确定将消息发送给谁 或者说是 接收者信息

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能：发送数据
参数：
	sockfd：套接字描述符
	buf:发送缓存区的首地址
	len：发送缓存区的大小
	flags：0
	src_addr:接收端的网络信息结构体的指针
	addrlen：接收端的网络信息结构体的大小
返回值： 
	成功发送的字节个数
	失败：-1

3. 代码

UDP服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[128] = {0};
    int ret = 0;
    int acceptfd;
    // 1.创建数据包套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    printf("sockfd:%d\n", sockfd);
    // 指定网络信息
    struct sockaddr_in saddr, caddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); // 端口
    // saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.79"); // IP
    //  saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); // IP
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // IP
    int len = sizeof(caddr);
    // 绑定:绑定服务器信息(IP地址\端口号等)
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0)
    {
        perror("bind err");
        return -1;
    }
    printf("bind okk\n");

    while (1)
    {

        // read(acceptfd,buf,sizeof(buf));
        ret = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0,(struct sockaddr *)&caddr,&len);
        if (ret < 0)
        {
            perror("recv err");
            return -1;
        }
        else
            printf("ip:%s port:%d says:%s\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr), ntohs(caddr.sin_port), buf);
        memset(buf, 0, sizeof(buf));
    }
    close(sockfd);

    return 0;
}

UDP客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[128] = {0};
    int ret = 0;
    int acceptfd;
    // 1.创建数据包套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    printf("sockfd:%d\n", sockfd);
    // 指定网络信息
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));      // 端口
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); // IP

    while (1)
    {

        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        if (buf[strlen(buf) - 1] == '\n')
            buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
        if (!strcmp(buf, "quit"))
            break;
        sendto(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
        // read(acceptfd,buf,sizeof(buf));

        memset(buf, 0, sizeof(buf));
    }
    close(sockfd);

    return 0;
}

注意：

1. 对于TCP是先运行服务器，客户端才能运行。

2. 对于UDP来说，服务器和客户端运行顺序没有先后，因为是无连接，所以服务器和客户端谁先开始，没有关系，

3. 一个服务器可以同时连接多个客户端。想知道是哪个客户端登录，可以在服务器代码里面打印IP和端口号。

4. UDP，客户端当使用send的时候，上面需要加connect，这个connect不是代表连接的作用，而是指定客户端即将要发送给谁数据。这样就不需要使用sendto而用send就可以。

5. 在TCP里面，也可以使用recvfrom和sendto，使用的时候将后面的两个参数都写为NULL就OK。

2. 广播与组播

2.1 setsockopt

set：设置 sock：套接字 option：属性 选项

在socket属性（int类型，允许则为非0，不允许为0）

int setsockopt(int sockfd,int level,int optname,void *optval,socklen_t optlen)
功能：获得/设置套接字属性
参数：
    sockfd：套接字描述符
    level：协议层
    optname：选项名
    optval:选项值
    optlen:选项值大小
返回值:     成功 0                  失败-1

2.2 广播

理论：

• 前面介绍的数据包发送方式只有一个接受方，称为单播
• 如果同时发给局域网中的所有主机，称为广播
• 只有用户数据报(使用UDP协议)套接字才能广播
• 一般被设计成局域网搜索协议
• 广播地址：局域网中主机号最大的一个

接收者

1. 创建套接字（socket）

2. 指定网络信息

3. 绑定套接字（bind）

4. 接收消息（recvfrom）

5. 关闭套接字（close）

发送者

1. 创建套接字（socket）

2. 由于原本的套接字不支持广播，所以要给套接字设置广播属性

3. 指定网络（服务器）信息

4. 发送消息（sendto）

5. 关闭套接字（close）

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[128] = {0};
    int ret = 0;
    int acceptfd;
    // 1.创建数据包套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    printf("sockfd:%d\n", sockfd);
    // 指定网络信息
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));      // 端口
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); // IP

    //设置套接字属性
    int optval=1;
    setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&optval,sizeof(optval));

    while (1)
    {

        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        if (buf[strlen(buf) - 1] == '\n')
            buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
        if (!strcmp(buf, "quit"))
            break;
        sendto(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
        // read(acceptfd,buf,sizeof(buf));

        memset(buf, 0, sizeof(buf));
    }
    close(sockfd);

    return 0;
}

缺点：

广播方式发给所有的主机，过多的广播会大量的占用网络带宽，造成广播风暴，影响正常的通信

广播风暴： 网络长时间被大量的广播数据包所占用，使正常的点对点通信无法正常进行，其外在表现为网络速度奇慢无比，甚至导致网络瘫痪