UDP协议&&UDP广播通信-社交领地-逆寒手游活动资讯网

UDP协议&&UDP广播通信

UDP协议

概念

传输层主要的应用协议模型有，TCP，UDP两种。TCP协议占主导地位，绝大多数网络都是借助TCP协议完成数据传输，但UDP也是不了或缺的重要通信手段

相较于TCP，UDP通信形式像发短信。不需要建立连接。只需要专心获取数据就可以，省去了三次握手，通信速度可以大大提高，伴随着通信的稳定性与正确得不到保障。因此就称为无连接的不可靠的传输

UDP无需连接，开销小，数据传输快，实时性较强，多用于视频会议，电话会议，短视频直播。由于数据的准确率得不到保证，为了保证准确性，在应用层添加辅助的校验协议来弥补UDP的不足，以达到可靠传输的目的

C/S模型--UDP通信流程

客户端

由于UDP不需要维护连接，程序逻辑简单明了许多，但UDP是不可靠的，保证通讯可靠性需要在应用层实现

建立套接字#include

#include

// 函数作用：建立套接字，返回套接字文件描述符

int socket(

int domain, // 参数1：选择地址族 AF_INET：IPV4 AF_INET6：IPV6

// 两者在windows下没有任何区别，在linux/unix有细微差别

// PF_INET---Protocol--->在创建套接字的使用

// AF_INET---Address--->结构体定义地址的时候

int type, // 参数2：选择哪一种协议 SOCK_STREAM：TCP流式 SOCK_DGRAM：UDP数据报套接字

int protocol // 参数3：0：表示默认协议

);

返回值：成功：套接字描述符失败：-1

直接发送#include

ssize_t sendto(

int socket, //参数1：套接字文件描述符

const void *message, // 参数2：需要发送的数据

size_t length, // 参数3：数据的长度

int flags, // 参数4：一般设置为0

const struct sockaddr *dest_addr, // 参数5：对方的IP地址和端口号

socklen_t dest_len // 参数6：结构体的大小

);

返回值：成功返回发送的字节数失败返回-1

关闭连接---->close(sockfd);

服务端

绑定自己的IP和端口号#include

#include

// 作用：绑定自己的IP地址和端口号

int bind(

int sockfd, // 参数1：sockfd--->套接字文件描述符

const struct sockaddr *addr, //参数2：自己的IP地址和端口号

socklen_t addrlen // 参数3：地址的大小长度

);

// 返回值：成功返回0 失败返回-1

接收数据#include

ssize_t recvfrom(

int socket, // 参数1：sockfd--->套接字文件描述符

void *restrict buffer, // 参数2：接受的数据存储在数组

size_t length, // 参数3：数据长度

int flags, // 参数4：一般设置为0

struct sockaddr *restrict address, // 参数5：客户端的IP和端口号

socklen_t *restrict address_len // 参数6：结构体的大小

);

UDP互相通信

#include

struct sockaddr_in clientAddr;

void* func(void* arg)

{

int sock_fd = *((int*)arg);

while(1)

{

printf("data: ");

char buf[1024] = "";

scanf("%s", buf);

sendto(sock_fd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&clientAddr, sizeof(clientAddr));

}

int main(int argc, char const *argv[])

{

// 建立套接字

int sock_fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

// 作用：绑定自己的IP地址和端口号

struct sockaddr_in ownAdd;

ownAdd.sin_family = AF_INET;

ownAdd.sin_port = htons(5000);

ownAdd.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.153");

bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&ownAdd, sizeof(ownAdd));

//3.定义一个结构体，存储对方的IP地址与端口号

int len=sizeof(clientAddr);

pthread_t tid;

pthread_create(&tid, NULL, func, &sock_fd);

while(1)

{

char buf[1024] = "";

recvfrom(sock_fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&clientAddr, &len);

printf("来自[%s]:[%u]: %s\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr),ntohs(clientAddr.sin_port),buf);

}

close(sock_fd);

pthread_join(tid, NULL);

return 0;

}

#include

struct sockaddr_in serverAdd;

int len=sizeof(serverAdd);

void* func(void* arg)

{

int sock_fd = *((int*)arg);

while(1)

{

char buf[1024] = "";

recvfrom(sock_fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&serverAdd, &len);

printf("来自[%s]:[%u]: %s\n", inet_ntoa(serverAdd.sin_addr),ntohs(serverAdd.sin_port),buf);

}

int main(int argc, char const *argv[])

{

// 建立套接字

int sock_fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

// 存储对方的IP和端口号

serverAdd.sin_family = AF_INET;

serverAdd.sin_port = htons(5000);

serverAdd.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.153");

// 绑定自己的IP和端口号

struct sockaddr_in clientAddr;

clientAddr.sin_family = AF_INET;

clientAddr.sin_port = htons(5000);

clientAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.153");

pthread_t tid;

pthread_create(&tid, NULL, func, &sock_fd);

while(1)

{

printf("data: ");

char buf[1024] = "";

scanf("%s", buf);

sendto(sock_fd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&serverAdd, sizeof(serverAdd));

}

close(sock_fd);

pthread_join(tid, NULL);

return 0;

}

UDP广播通信

什么是广播

单播：数据包的发送方式是有一个接收方

广播：同时发给局域网中的所有的主机

特点

只有用户数据报套接字（使用UDP协议）才能广播

广播地址

以192.168.1.0网段为例，192.168.1.255代表该网段的广播地址。发送给该地址的数据包被所有的主机接收

实现广播的过程

广播的发送端

创建数据报套接字

int sock_fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

设置sock_fd套接字文件的属性为广播：SO_BROADCAST

#include

int setsockopt(

int socket, //参数1：套接字文件描述符

int level, //参数2：一般设置成SOL_SOCKET

int option_name, //参数3：一般设置成SO_BROADCAST

const void *option_value, //参数4：代表设置的值

socklen_t option_len //参数5：设置的值的长度

);

发送数据，指定接收方为广播地址

struct sockaddr_in sendAddr;

sendAddr.sin_family=AF_INET;

sendAddr.sin_port=htons(10000);

sendAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.255");

sendto(sock_fd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&sendAddr, sizeof(sendAddr));

广播的接收端

创建数据报套接字

int sock_fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

绑定自己的IPstruct sockaddr_in ownAddr;

ownAddr.sin_family=AF_INET;

ownAddr.sin_port=htons(10000);

ownAddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

bind(socketfd,(struct sockaddr *)&ownAddr,sizeof(struct sockaddr_in));

接收数据recvfrom()

关闭连接close()

UDP组播（群聊）

概念

组播介于单播与广播之间，在一个局域网内，将某些主机添加到组中，并设置一个组地址。我们只需要将数据发给组播地址就可以了，加入到该组的所有主机都能接收到数据

组播的特点

需要给组播设置IP地址，该IP必须是D类地址

只有UDP才能设置组播

IP地址分类

IP地址=网络号+主机号

网络号：指的是不同的网络（不同的网段）

主机号：在同一网段下用来识别不同的主机。也就是说，主机号占得位数越多，在该网段下的主机越多

A类地址：保留给政府机构使用

A类IP地址1字节的网络号+3字节主机号（网络地址最高位必须是0）

A类IP地址范围1.0.0.1-126.255.255.254

B类地址：分配给中等规模公司

B类IP地址2字节的网络号+2字节主机号（网络地址最高位必须是10）

B类IP地址范围：128.0.0.1-191.255.255.254

C类地址：分配给任何需要的人

C类IP地址3字节的网络号+1字节主机号（网络地址最高位必须是110）

C类IP地址范围192.0.0.1-223.255.255.254

D类地址：用于组播

D类IP地址范围224.0.0.1-239.255.255.254

E类地址：用于实验

E类IP地址范围240.0.0.1-255.255.255.254

特殊地址

每一个字节都为0的地址：（0.0.0.0）对应当前主机

INADDR_ANY：代表当前主机所有的地址

127.0.0.1：回环地址（在当前主机内部自动形成闭环的网络）主要用于主机内部不同的应用程序通信

如果你确定当前的客户端和服务器都在同一主机上运行，那么就可以使用这个地址

接收端怎么接收组播消息？--->需要加入组播属性的套接字

组播的通信过程

发送端：

创建UDP套接字

发送数据到组播地址（224.0.0.10）

关闭

接收端（要把接收端IP地址加入到组播里面）

创建UDP数据报套接字

定义组播结构体

struct ip_mreq vmreq

设置组播IP（初始化组播结构体）

vmreq.imr_multiaddr=224.0.0.10 (错误写法)

vmreq.imr_interface=192.168.1.143 (错误写法)

inet_pton(AF_INET, "224.0.0.10", &vmreq.imr_multiaddr);

inet_pton(AF_INET, "192.168.1.143", &vmreq.imr_interface);

#include

int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);

加入组播属性（设置这个套接字可以接收组播信息）

setsockopt(sock_fd, IPPROTO_IP, IP_)

绑定地址

struct sockaddr_in saddr;

saddr.sin_family = AF_INET;

saar.sin_port(atoi(argv[1]))

saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));

多进程并发服务器

使用多进程并发服务器时要考虑以下几点

父进程最大文件描述符（父进程需要close关闭，accept返回最新的文件描述符）

系统内创建进程的个数（与内存大小有关）

进程创建过多是否会降低整体的服务性能（进程调度）

多线程并发服务器

在使用线程模型开发服务器时需要考虑以下问题：

- 调整进程内最大的文件描述符上限

- 线程如有共享数据，考虑线程同步

- 服务器客户端线程退出，退出处理（分离属性）

- 系统负载，随着连接客户端增加，导致其他线程及时得到CPU

端口复用

端口复用的作用

端口复用真正用处是主要在服务器编程：当服务器需要重启的时候，经常会碰到端口尚未关闭，这个时候如果不设置端口复用，则无法完成绑定，因为端口可能还处于被别的套接口绑定的状态中