网络编程udp通讯

UDP通信流程与实践：从单向到广播

最新推荐文章于 2024-10-23 16:50:21 发布

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#网络 #udp #tcp/ip

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本文详细介绍了UDP协议的通信流程，包括从创建套接字、绑定、收发信息到关闭套接字的步骤。特别强调了UDP的单向通讯和双向通讯的实现，以及如何进行UDP广播。同时，对比了UDP与TCP在连接性和可靠性上的区别，并提供了IP地址配置的相关知识。

1.udp流程
谁先发送，谁就是发送端
发送端接收端
创建套接字socket 创建套接字socket
绑定bind 绑定bind
收发信息sendto/recvfrom 收发信息sendto/recvfrom
关闭套接字close 关闭套接字close

2.相关的接口函数
(1)发送信息
ssize_t sendto(int socket,void *message, size_t length, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t dest_len);
返回值：发送的字节数
-1
参数：前面四个参数跟send一模一样
dest_addr --》存放对方的ip和端口号(需要我们自己主动填写)
dest_len --》地址结构体的大小
(2)接收信息
ssize_t recvfrom(int socket, void *buffer, size_t length,int flags, struct sockaddr *address, socklen_t *address_len);
返回值：接收的字节数
-1
注意：recv函数跟recvfrom是不一样的，recv如果对方断开连接，recv不再阻塞，然后返回0
recvfrom如果对方退出，依然阻塞，不受任何影响
参数：前面四个参数跟recv一模一样
address --》存放对方的ip和端口号(不需要我们自己主动填写,接收信息成功,recvfrom函数会自动把发送信息的那个主机的ip和端口号填写到这个变量地址中)
address_len --》地址结构体的大小要求是指针

3.udp广播
(1)概念
发送给局域网中所有在线的主机
比如：咱们这个教室192.168.26.xxxx
192.168.26 --》网段/网络号(区分不同的局域网)
xxxx --》主机号(区分同一个局域网中的不同主机)
主机号取值范围正常：0---255之间，但是0不使用，255作为广播专用地址
(2)实现流程
广播发送端广播接收端
创建套接字socket 创建套接字socket
绑定bind 绑定bind
设置套接字的属性为可以广播
发送广播信息接收广播信息recvfrom
关闭套接字close 关闭套接字close
(3)如何设置套接字的属性为可以广播
int on=1;
setsockopt(udpsock,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&on,sizeof(on));
(4)如果使用udp广播，bind的时候不可以使用具体的ip，必须使用系统的宏定义INADDR_ANY
INADDR_ANY的含义：自动匹配本地主机上的任意一个ip地址
bindaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

4.理论知识
(1)ip地址分类 A B C D四类地址
见图示
(2)tcp和udp区别
tcp：有连接的可靠的通信方式
udp：无连接的不可靠的通信方式
有连接和无连接：
tcp通信双方在正式通信之前，必须经历三次握手(客户端跟服务器之间互相确认身份)，确定双方的身份以后才能通信
udp通信双方在正式通信之前，没有三次握手这个说法，也不需要确定对方的身份
可靠和不可靠(相对的)
tcp不容易丢失数据包，支持错误重传，错误校验（用于通信要求高的场合）
udp网络拥堵的时候，很容易丢失数据包，不支持错误校验，重传, udp用于通信要求不高的场合(视频点播)

(3)配置ip地址
方法一：图形用户界面配置
照着window的信息去配置，只有主机号不同，其他的照抄
方法二：使用配置文件配置
/etc/network/interfaces这个文件
auto lo
iface lo inet loopback

auto ens33
iface ens33 inet static
address 192.168.26.xxxx
gateway 192.168.26.1 //网关
netmask 255.255.255.0 //子网掩码
dns-nameservers 202.96.134.133 //DNS服务器

udp单向通讯

#include "myhead.h"

int main()
{
	int udpsock;
	int ret;
	char sbuf[100];
	//定义ipv4地址结构体变量
	struct sockaddr_in bindaddr;
	bzero(&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	bindaddr.sin_family=AF_INET;
	bindaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.50");  //发送端自己的ip地址
	bindaddr.sin_port=htons(10001);                       //发送端的端口号
	
	//定义ipv4地址结构体变量存放对方的ip和端口号
	struct sockaddr_in serveraddr;
	bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	serveraddr.sin_family=AF_INET;
	serveraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.50");  //对方的ip地址
	serveraddr.sin_port=htons(20000);  //对方的端口号
	
	//创建udp套接字 
	udpsock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(udpsock==-1)
	{
		perror("创建失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//取消端口绑定的限制
	int on=1;
	setsockopt(udpsock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
	
	//绑定
	ret=bind(udpsock,(struct sockaddr *)&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	if(ret==-1)
	{
		perror("绑定ip和端口号失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//直接开始聊天，发送信息了
	while(1)
	{
		bzero(sbuf,100);
		printf("请输入要发送的内容:\n");
		scanf("%s",sbuf);
		sendto(udpsock,sbuf,strlen(sbuf),0,(struct sockaddr *)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	}
}

#include "myhead.h"

int main()
{
	int udpsock;
	int ret;
	char sbuf[100];
	//定义ipv4地址结构体变量
	struct sockaddr_in bindaddr;
	bzero(&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	bindaddr.sin_family=AF_INET;
	bindaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.50");  //接收端自己的ip地址
	bindaddr.sin_port=htons(20000);                       //接收端的端口号
	
	//定义ipv4地址结构体变量存放对方的ip和端口号
	struct sockaddr_in serveraddr;
	bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	int addrsize=sizeof(serveraddr);
	
	//创建udp套接字 
	udpsock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(udpsock==-1)
	{
		perror("创建失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//取消端口绑定的限制
	int on=1;
	setsockopt(udpsock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
	
	//绑定
	ret=bind(udpsock,(struct sockaddr *)&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	if(ret==-1)
	{
		perror("绑定ip和端口号失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//直接开始聊天，接收信息了
	while(1)
	{
		bzero(sbuf,100);
		recvfrom(udpsock,sbuf,100,0,(struct sockaddr *)&serveraddr,&addrsize);
		printf("%s:%hu的这台主机发送信息过来了:%s\n",inet_ntoa(serveraddr.sin_addr),ntohs(serveraddr.sin_port),sbuf);
	}
}

udp双向通讯

#include "myhead.h"

int udpsock;
void *recvmsgfrom(void *arg)
{
	char rbuf[100];
	struct sockaddr_in otheraddr;
	int addrsize=sizeof(otheraddr);
	while(1)
	{
		bzero(rbuf,100);
		recvfrom(udpsock,rbuf,100,0,(struct sockaddr *)&otheraddr,&addrsize);
		printf("回复的信息是:%s\n",rbuf);
	}
}
int main()
{
	pthread_t id;
	int ret;
	char sbuf[100];
	//定义ipv4地址结构体变量
	struct sockaddr_in bindaddr;
	bzero(&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	bindaddr.sin_family=AF_INET;
	bindaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.16.51");  //发送端自己的ip地址
	bindaddr.sin_port=htons(10001);                       //发送端的端口号
	
	//定义ipv4地址结构体变量存放对方的ip和端口号
	struct sockaddr_in serveraddr;
	bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	serveraddr.sin_family=AF_INET;
	serveraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.16.51");  //对方的ip地址
	serveraddr.sin_port=htons(20000);  //对方的端口号
	
	//创建udp套接字 
	udpsock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(udpsock==-1)
	{
		perror("创建失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//取消端口绑定的限制
	int on=1;
	setsockopt(udpsock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
	
	//绑定
	ret=bind(udpsock,(struct sockaddr *)&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	if(ret==-1)
	{
		perror("绑定ip和端口号失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//创建子线程接收信息
	pthread_create(&id,NULL,recvmsgfrom,NULL);
	//直接开始聊天，发送信息了
	while(1)
	{
		bzero(sbuf,100);
		printf("请输入要发送的内容:\n");
		scanf("%s",sbuf);
		sendto(udpsock,sbuf,strlen(sbuf),0,(struct sockaddr *)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	}
}

#include "myhead.h"
int udpsock;
//定义ipv4地址结构体变量存放对方的ip和端口号
struct sockaddr_in serveraddr;

void *sendtoother(void *arg)
{
	char rbuf[100];
	while(1)
	{
		bzero(rbuf,100);
		printf("请输入要发送的内容!\n");
		scanf("%s",rbuf);
		sendto(udpsock,rbuf,strlen(rbuf),0,(struct sockaddr *)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	}
}
int main()
{
	pthread_t id;
	int ret;
	char sbuf[100];
	//定义ipv4地址结构体变量
	struct sockaddr_in bindaddr;
	bzero(&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	bindaddr.sin_family=AF_INET;
	bindaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.16.51");  //接收端自己的ip地址
	bindaddr.sin_port=htons(20000);                       //接收端的端口号
	
	
	bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	int addrsize=sizeof(serveraddr);
	
	//创建udp套接字 
	udpsock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(udpsock==-1)
	{
		perror("创建失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//取消端口绑定的限制
	int on=1;
	setsockopt(udpsock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
	
	//绑定
	ret=bind(udpsock,(struct sockaddr *)&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	if(ret==-1)
	{
		perror("绑定ip和端口号失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//创建线程发送信息
	pthread_create(&id,NULL,sendtoother,NULL);
	
	//直接开始聊天，接收信息了
	while(1)
	{
		bzero(sbuf,100);
		recvfrom(udpsock,sbuf,100,0,(struct sockaddr *)&serveraddr,&addrsize);
		printf("%s:%hu的这台主机发送信息过来了:%s\n",inet_ntoa(serveraddr.sin_addr),ntohs(serveraddr.sin_port),sbuf);
	}
}

udp广播

#include "myhead.h"

int main()
{
	int udpsock;
	int ret;
	char sbuf[100];
	//定义ipv4地址结构体变量
	struct sockaddr_in bindaddr;
	bzero(&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	bindaddr.sin_family=AF_INET;
	bindaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);           //绑定本地主机上的任意一个ip地址
	bindaddr.sin_port=htons(10001);                       //发送端的端口号
	
	//定义ipv4地址结构体变量存放对方的ip和端口号
	struct sockaddr_in serveraddr;
	bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	serveraddr.sin_family=AF_INET;
	serveraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.26.255");  //发送给192.168.26这个局域网中的所有主机
	serveraddr.sin_port=htons(20000);  //对方的端口号
	
	//创建udp套接字 
	udpsock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(udpsock==-1)
	{
		perror("创建失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//取消端口绑定的限制
	int on=1;
	setsockopt(udpsock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
	
	//绑定
	ret=bind(udpsock,(struct sockaddr *)&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	if(ret==-1)
	{
		perror("绑定ip和端口号失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//把套接字的属性设置为可以广播
	setsockopt(udpsock,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&on,sizeof(on));
	
	//发送广播信息
	while(1)
	{
		bzero(sbuf,100);
		printf("请输入要发送的广播信息:\n");
		scanf("%s",sbuf);
		sendto(udpsock,sbuf,strlen(sbuf),0,(struct sockaddr *)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	}
}

#include "myhead.h"

int main()
{
	int udpsock;
	int ret;
	char sbuf[100];
	//定义ipv4地址结构体变量
	struct sockaddr_in bindaddr;
	bzero(&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	bindaddr.sin_family=AF_INET;
	bindaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);   //绑定本地主机上的任意一个ip地址
	bindaddr.sin_port=htons(20000);               //接收端的端口号
	
	//定义ipv4地址结构体变量存放对方的ip和端口号
	struct sockaddr_in serveraddr;
	bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
	int addrsize=sizeof(serveraddr);
	
	//创建udp套接字 
	udpsock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(udpsock==-1)
	{
		perror("创建失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//取消端口绑定的限制
	int on=1;
	setsockopt(udpsock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
	
	//绑定
	ret=bind(udpsock,(struct sockaddr *)&bindaddr,sizeof(bindaddr));
	if(ret==-1)
	{
		perror("绑定ip和端口号失败!\n");
		return -1;
	}
	
	//接收广播信息
	while(1)
	{
		bzero(sbuf,100);
		recvfrom(udpsock,sbuf,100,0,(struct sockaddr *)&serveraddr,&addrsize);
		printf("%s:%hu的这台主机发送的广播信息是:%s\n",inet_ntoa(serveraddr.sin_addr),ntohs(serveraddr.sin_port),sbuf);
	}
}