Linux——網絡編程——UDP

網絡編程之 UDP ?用戶數據報

1、特性： 無鏈接 ?不可靠 ?大數據 ??

2、框架： C/S模式?

? ?server：socket() ===>bind()===>recvfrom()===>close()
? ?client：socket() ===>bind()===>sendto() ===>close()


注意：socket(）的參數需要調整。

? ? ? socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);

?? ? ?bind() 客戶端是可選的，服務器端是比選的。

1、數據有邊界，

2、發送數據和接受數據的次數使一致的，

同時長度要匹配，不然會產生數據丟棄的情況。

3、recvfrom會阻塞

4、? 沒有recvfrim 不會導致sendto阻塞?

一、發送接收函數：
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協議中向對方發送數據。
參數：sockfd ?本地的套接字id
?? ? ?buff ? ?本地的數據存儲，一般是要發送的數據。
?? ? ?len ? ? 要發送的數據長度
?? ? ?flags ? 要發送數據方式，0 表示阻塞發送。

?? ? ?dest_addr: 必選，表示要發送到的目標主機信息結構體。
?? ? ?addrlen ：目標地址長度。

返回值：成功 ?發送的數據長度
?? ? ? ?失敗 ? -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協議中獲取對方發送的數據。
參數：sockfd 本地的套接字id
?? ? ?buff ? 要存儲數據的內存區，一般是數組或者動態內存。
?? ? ?len ? ?要獲取的數據長度，一般是buff的大小。
?? ? ?flags ?獲取方式，0 阻塞

?? ? ?src_addr 可選，表示對方的地址信息結構體，
?? ? ??? ??? ??? ?如果為NULL，表示不關心對方地址。
?? ? ?addrlen ?對方地址信息結構體大小。
?? ? ??? ??? ??? ?如果對方地址是NULL，則該值也為NULL。
返回值：成功 接收到的數據長度
?? ??? ?失敗 ?-1；

sever.c

#include <stdio.h>     // 標準輸入輸出庫  
#include <stdlib.h>    // 標準庫，包含exit等函數  
#include <unistd.h>    // UNIX標準函數定義，如sleep（但這里未使用）  
#include <string.h>    // 字符串操作函數，如bzero（注意：bzero已被棄用，建議使用memset）  
#include <sys/types.h> // 基本數據類型定義  
#include <sys/socket.h> // 套接字編程接口  
#include <netinet/in.h> // 定義IPv4地址  
#include <netinet/ip.h> // 雖然包含了，但在本程序中未直接使用到IP協議頭  
#include <arpa/inet.h>  // 定義IP地址轉換函數  
#include <time.h>       // 包含時間處理函數  typedef struct sockaddr * (SA);  int main(int argc, char *argv[])  
{  // 創建一個UDP套接字  int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  if (-1 == sockfd) {  // 如果創建套接字失敗，則打印錯誤信息并退出  perror("socket");  exit(1);  }  // 定義服務器和客戶端地址結構體變量，并清零  struct sockaddr_in ser, cli;  bzero(&ser, sizeof(ser)); // 使用bzero函數清零結構體，注意bzero函數已被廢棄，建議使用memset  bzero(&cli, sizeof(cli)); // 同樣，建議使用memset  // 設置服務器地址信息  ser.sin_family = AF_INET;  ser.sin_port = htons(50000); // 設置服務器端口號，進行網絡字節序轉換  ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.203.128"); // 設置服務器IP地址  // 將套接字綁定到服務器地址和端口上  // 注意：這通常是在服務器程序中完成的，而不是客戶端  int ret = bind(sockfd, (SA)&ser, sizeof(ser));  if (-1 == ret) {  perror("bind");  exit(1);  }  // 初始化客戶端地址長度變量  socklen_t len = sizeof(cli);  // 進入無限循環，接收數據并發送響應  while (1) {  char buf[512] = {0}; // 定義一個接收緩沖區，并初始化為空  // 接收數據，注意這里也更新了cli的地址和長度信息  recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (SA)&cli, &len);  // 獲取當前時間  time_t tm;  time(&tm);  // 將接收到的數據和當前時間追加到buf中（注意：這可能會導致緩沖區溢出）  // 更安全的做法是先檢查buf中剩余的空間  sprintf(buf, "%s %s", buf, ctime(&tm));  // 發送響應給客戶端  // 注意：這里使用了之前從recvfrom獲取的cli地址和長度信息  sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&cli, len);  // 但注意：strlen(buf)可能不包含ctime返回的字符串的結束符'\n'  // 更安全的做法是使用snprintf來確保不會超出buf的大小  // 這里沒有添加延時，程序會盡可能快地處理每一個接收到的數據包  }  // 注意：由于存在無限循環，這里的close和return語句實際上不會被執行  // 但為了代碼的完整性，我還是保留了它們  // 如果需要退出程序，應該在循環內部添加適當的退出條件  // 關閉套接字（這行代碼實際上不會被執行）  close(sockfd);  return 0; // 程序正常結束（這行代碼實際上也不會被執行）  
}

?client.c

#include <stdio.h>     // 標準輸入輸出庫  
#include <stdlib.h>    // 標準庫，包含exit等函數  
#include <unistd.h>    // UNIX標準函數定義，如sleep  
#include <string.h>    // 字符串操作函數，如strlen, bzero  
#include <sys/types.h> // 基本數據類型定義  
#include <sys/socket.h> // 套接字編程接口  
#include <netinet/in.h> // 定義IPv4地址  
#include <netinet/ip.h> // IP協議頭  
#include <arpa/inet.h>  // 定義IP地址轉換函數  
#include <time.h>       // 包含時間處理函數，但本程序中未使用  // 注意：這里的typedef使用方式不正確，它應該是一個類型別名，而不是一個函數指針  
// 正確的寫法應該是：typedef struct sockaddr *SA; 去掉了括號和多余的空格  
typedef struct sockaddr *SA;  int main(int argc, char *argv[])  
{  // 創建一個UDP套接字  int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  if (-1 == sockfd) {  // 如果創建套接字失敗，則打印錯誤信息并退出  perror("socket");  exit(1);  }  // 定義服務器地址結構體變量，并清零  struct sockaddr_in ser;  bzero(&ser, sizeof(ser)); // 使用bzero函數清零結構體// 設置服務器地址族為IPv4  ser.sin_family = AF_INET;  // 設置服務器端口號，使用htons函數進行網絡字節序轉換  ser.sin_port = htons(50000);  // 設置服務器IP地址，通過inet_addr函數將點分十進制字符串轉換為網絡字節序  ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.203.128");  // 進入無限循環，持續發送數據并接收響應  while (1) {  // 定義一個發送緩沖區，并初始化為測試消息  char buf[512] = "hello,this is udp test";  // 向服務器發送數據  sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&ser, sizeof(ser));  // 清零接收緩沖區，準備接收數據  bzero(buf, sizeof(buf));  // 接收服務器響應的數據，但注意這里傳遞了NULL作為地址和長度的參數，這是錯誤的  // 正確的做法應該是提供一個有效的sockaddr_in結構體變量和socklen_t類型的變量來接收客戶端地址和長度  // 這里我們假設服務器和客戶端在同一臺機器上，且端口固定，因此可以省略這部分信息  // 但為了代碼的健壯性和可移植性，建議總是檢查來源地址  recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL); // 這里需要修正  // 打印接收到的數據  printf("buf is %s\n", buf);  // 暫停一秒后再次發送  sleep(1);  }  // 注意：由于存在無限循環，這里的close和return語句實際上不會被執行  // 但為了代碼的完整性，我還是保留了它們  // 如果需要退出程序，應該在循環內部添加適當的退出條件  close(sockfd); // 關閉套接字  return 0;      // 程序正常結束  
}

練習：
1、根據以上知識點編寫UDP測試程序，驗證UDP協議的無鏈接性質。

1、將照片傳輸到客戶端：

注意要將ip地址改成想要發送的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;// 大小端轉化 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;// 大小端轉化 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、將以上知識點融合，考慮如何實現一個基于UDP的聊天室程序。
?? ?要求如下：
?? ?1、要有注冊過程，每個客戶端必須在服務器端有注冊信息。
?? ?2、任意客戶端發送的消息必須由服務器轉發給所有在線客戶端。
?? ?3、任意客戶端下線必須通知其他在線用戶主機。
?? ?
? ? 服務端：

#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;// 大小端轉化 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;
}


? ? 客戶端

#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;// 大小端轉化 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;
}


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