Linux下網路編程實現UDP__html5

Linux下網路編程實現UDP[轉]

一、引言
       UDP是TCP/IP協議中的傳輸層協議的一種，本文介紹了在Linux下編寫基於UDP協議的Client/Server模型的程式的方法，並給出了一個echo Client/Server例子程式。

       二、UDP協議簡介
       UDP是一種簡單的傳輸層協議，在RFC768中有詳細描述。UDP協議是一種非串連的、不可靠的資料報文協議，完全不同於提供連線導向的、可靠的位元組流的TCP協議。雖然UDP有很多不足，但是還是有很多網路程式使用它，例如DNS（網域名稱解析服務）、NFS（網路檔案系統）、SNMP（簡易網路管理通訊協定）等。
       通常，UDP Client程式不和Server程式建立串連，而是直接使用sendto()來發送資料。同樣，UDP Server程式不需要允許Client程式的串連，而是直接使用recvfrom()來等待直到接收到Client程式發送來的資料。
            這裡，我們使用一個簡單的echo Client/Server程式來介紹在Linux下編寫UDP程式的方法。Client程式從stdin讀取資料並通過網路發送到Server程式，Server程式在收到資料後直接再發送回Client程式，Client程式收到Server發回的資料後再從stdout輸出。

       三、UDP Server程式
            1、編寫UDP Server程式的步驟
            (1)使用socket()來建立一個UDP socket，第二個參數為SOCK_DGRAM。
            (2)初始化sockaddr_in結構的變數，並賦值。sockaddr_in結構定義：
            struct sockaddr_in {
            uint8_t sin_len;
            sa_family_t sin_family;
            in_port_t sin_port;
            struct in_addr sin_addr;
            char sin_zero[8];
            };
            這裡使用“08”作為服務程式的連接埠，使用“INADDR_ANY”作為綁定的IP地址即任何主機上的地址。
            (3)使用bind()把上面的socket和定義的IP地址和連接埠綁定。這裡檢查bind()是否執行成功，如果有錯誤就退出。這樣可以防止服務程式重複啟動並執行問題。
            (4)進入無限迴圈程式，使用recvfrom()進入等待狀態，直到接收到客戶程式發送的資料，就處理收到的資料，並向客戶程式發送反饋。這裡是直接把收到的資料發回給客戶程式。
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            2、udpserv.c程式內容：
            #include <sys/types.h>
            #include <sys/socket.h>
            #include <string.h>
            #include <netinet/in.h>
            #include <stdio.h>
            #include <stdlib.h>

            #define MAXLINE 80
            #define SERV_PORT 8888

            void do_echo(int sockfd, struct sockaddr *pcliaddr, socklen_t clilen)
            {
            int n;
            socklen_t len;
            char mesg[80];

            for(;;)
            {
             len = clilen;
             /* waiting for receive data */
             n = recvfrom(sockfd, mesg, 80, 0, pcliaddr, &len);
             /* sent data back to client */
             sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len);
            }
            }
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            int main(void)
            {
            int sockfd;
            struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;

            sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /* create a socket */

            /* init servaddr */
            bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
            servaddr.sin_family = AF_INET;
            servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //#define INADDR_ANY   ((unsigned long int) 0x00000000)
            servaddr.sin_port = htons(8888);

            /* bind address and port to socket */
            if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1)
            {
            perror("bind error");
            exit(1);
            }

            do_echo(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));

            return 0;
            }

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            四、UDP Client程式
            1、編寫UDP Client程式的步驟
            (1)初始化sockaddr_in結構的變數，並賦值。這裡使用“8888”作為已連線的服務程式的連接埠，從命令列參數讀取IP地址，並且判斷IP地址是否符合要求。
            (2)使用socket()來建立一個UDP socket，第二個參數為SOCK_DGRAM。
            (3)使用connect()來建立與服務程式的串連。與TCP協議不同，UDP的connect()並沒有與服務程式三向交握。上面我們說了UDP是非串連的，實際上也可以是串連的。使用串連的UDP，kernel可以直接返回錯誤資訊給使用者程式，從而避免由於沒有接收到資料而導致調用recvfrom()一直等待下去，看上去好像客戶程式沒有反應一樣。
            (4)向服務程式發送資料，因為使用串連的UDP，所以使用write()來替代sendto()。這裡的資料直接從標準輸入讀取使用者輸入。
            (5)接收服務程式發回的資料，同樣使用read()來替代recvfrom()。
            (6)處理接收到的資料，這裡是直接輸出到標準輸出上。

            2、udpclient.c程式內容：
            #include <sys/types.h>
            #include <sys/socket.h>
            #include <string.h>
            #include <netinet/in.h>
            #include <stdio.h>
            #include <stdlib.h>
            #include <arpa/inet.h>
            #include <unistd.h>

            #define MAXLINE 80
            #define SERV_PORT 8888
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            void do_cli(FILE *fp, int sockfd, struct sockaddr *pservaddr,
            socklen_t servlen)
            {
            int n;
            char sendline[80], recvline[80 + 1];

            /* connect to server */
            if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)pservaddr, servlen) == -1)
            {
            perror("connect error");
            exit(1);
            }

            while(fgets(sendline, 80, fp) != NULL)
            {
           /* read a line and send to server */
           write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
             /* receive data from server */
             n = read(sockfd, recvline, 80);
             if(n == -1)
             {
               perror("read error");
              exit(1);
            }
             recvline[n] = 0; /* terminate string */
             fputs(recvline, stdout);
            }
            }

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            int main(int argc, char **argv)
            {
            int sockfd;
            struct sockaddr_in servaddr;

            /* check args */
            if(argc != 2)
            {
            printf("usage: udpclient <IPaddress>\n");
            exit(1);
            }

            /* init servaddr */
            bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
            servaddr.sin_family = AF_INET;
            servaddr.sin_port = htons(8888);
            if(inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0)
            {
            printf("[%s] is not a valid IPaddress\n", argv[1]);
            exit(1);
            }

            sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

            do_cli(stdin, sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr,
            sizeof(servaddr));

            return 0;
            }

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            五、運行例子程式
            1、編譯例子程式
            使用如下命令來編譯例子程式：
            gcc -Wall -o udpserv udpserv.c
            gcc -Wall -o udpclient udpclient.c
            編譯完成組建了udpserv和udpclient兩個可執行程式。

            2、運行UDP Server程式
            執行./udpserv &命令來啟動服務程式。我們可以使用netstat
-ln命令來觀察服務程式綁定的IP地址和連接埠，部分輸出資訊如下：
            Active Internet connections (only servers)
            Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
            tcp 0 0 0.0.0.0:32768 0.0.0.0:* LISTEN
            tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* LISTEN
            tcp 0 0 0.0.0.0:6000 0.0.0.0:* LISTEN
            tcp 0 0 127.0.0.1:631 0.0.0.0:* LISTEN
            udp 0 0 0.0.0.0:32768 0.0.0.0:*
            udp 0 0 0.0.0.0:8888 0.0.0.0:*
            udp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:*
            udp 0 0 0.0.0.0:882 0.0.0.0:*
            可以看到udp處有“0.0.0.0:8888”的內容，說明服務程式已經正常運行，可以接收主機上任何IP地址且連接埠為8888的資料。
            如果這時再執行./udpserv &命令，就會看到如下資訊：
            bind error: Address already in use
            說明已經有一個服務程式在運行了。

            3、運行UDP Client程式
            執行./udpclient 127.0.0.1命令來啟動客戶程式，使用127.0.0.1來串連服務程式，執行效果如下：
            Hello, World!
            Hello, World!
            this is a test
            this is a test
            ^d
            輸入的資料都正確從服務程式返回了，按ctrl+d可以結束輸入，退出程式。
            如果服務程式沒有啟動，而執行客戶程式，就會看到如下資訊：
            $ ./udpclient 127.0.0.1
            test
            read error: Connection refused
            說明指定的IP地址和連接埠沒有服務程式綁定，客戶程式就退出了。這就是使用connect()的好處，注意，這裡錯誤資訊是在向服務程式發送資料後收到的，而不是在調用connect()時。如果你使用tcpdump程式來抓包，會發現收到的是ICMP的錯誤資訊。