Linux-----TCP与UDP
一、TCP与UDP的区别
1 浅分析
| TCP | UDP |
| 可靠传输 | 不可靠传输 |
| 有连接 | 无连接 |
| 字节流 | 数据报 |
关于TCP协议与UDP协议的区别：首先我们应该弄清楚，TCP和UDP协议与tcp/ip协议的联系，很多人表示不明白。一直都是说TCP/IP协议与UDP协议的区别，我觉得这是没有从本质上弄清楚网络通信！
TCP/IP协议是一个协议族。里面包括很多的协议。UDP只是其中的一个。之所以命名TCP,IP协议，因为TCP,IP协议是俩个很重要的协议，就用他俩命名了。
TCP/IP协议集包括应用层、传输层、网络层和网络访问层。
其中应用层包括：
超文本传输协议（HTTP）：万维网的基本协议；
文件传输（TFTP简单文件传输协议）；
远程登陆（Telnet），提供远程访问其他主机功能，她允许用户登陆internet主机，并在这台主机上执行命令；
网络管理（SNMP简单网络管理协议），该协议提供了监视网络设备的方法，以及设备管理，统计信息收集，性能管理等；
域名系统（DNS）：该系统用于在internet中将域名及其公共广播的网络节点转换成IP地址。
其次网络层包括：
internet协议（IP）；
internet控制信息协议（ICMP）；
地址解析协议（ARP）；
反向地址解析协议（RARP）；
最后说网络访问层：
网络访问层又称为主机到网络层（hton），网络访问层的功能包括IP地址与物理地址硬件大的映射，以及将IP封装成帧，基于不同硬件的网络接口，网络层定义了和物理介质的连接。
TCP:
TCP(传输控制协议)是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须建立可靠的连接。一个TCP的连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程特别的复杂。
TCP三次握手过程：
1.主机A通过向主机B发送一个喊有同步序列号的标志位的数据段给主机B，向主机B请求建立连接，通过这个数据段，主机A告诉主机B俩件事：我想要和你通信；你可以用那个序列号作为起始数据段来响应我。
2.主机B收到主机A的请求后，用一个带有确定应答（ASK）和同步序列号（SYN）标志位的数据段响应主机A，也告诉主机A俩件事，我已经收到你的请求了，你可以传输数据了；你用于那个序列号作为序列号作为起始数据段来回应我。
3.主机A收到这个数据段后，再发送一个确认应答，确认已经收到主机B的数据段；“我已经回复，我现在要开始传输实际的数据了，“这样3次握手就完成了，主机A和主机B就可以传输数据了。
三次握手的特点：
没有应用层的数据；
SYN这个标志位只有在TCP建立连接时才会被置1，握手完成后SYN标志位置0；
TCp建立连接需要三次握手，而断开连接需要进行4次：
1.当主机A完成数据传输后，将FIN置1，提出停止TCP连接的请求；
2.主机B收到FIN后对其做出响应，确认这一方向上的TCP连接将关闭，将ACK置1；
3.由B端再提出反方向的关闭请求，将FIN置1；
4.主机A对主机B的请求进行确认，将ACK置1 ，双方向的关闭结束。
由TCP的三次握手和四次断开可以看出，TCP使用面向连接的通信方式，大大提高了数据通信的可靠性，使发送数据端和接收数据端在数据正式传输前就有了交互，为数据正式传输打下可靠的基础。
TCP的包头结构：
远端口：16位；
目的端口：16位；
序列号：32位；
回应序列号：32位；
TCP头长度：4位；
reserved：6位；
控制代码：6位；
窗口大小：16位；
偏移量：16位；
校验和：16位；
选项：16位；
这样我们得出了TCP包头的最小长度为20字节。
UDP（用户数据包协议）：
1.UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输宽带的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息端。
2.由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可以向多个客户机传输相同的消息
3.UDP信息包括的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
4.吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输宽带、源端和终端主机性能的限制。
5.UDP使用尽最大努力交付。即不保证可靠交付，因此主机不需要维护复杂的链接状态表。
6.UDP是面向报文的。发送方UDP对应程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。即不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。
注：我们经常使用”ping “命令来测试倆台主机间TCP/IP通信是否正常，其实”ping“命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否抵达的消息及时反馈回来，那么网络就是通了。
UDP的包头结构：
源端口：16位；
目的端口：16位；
长度：16位；
校验和：16位。
二、UDP与TCP的相关代码
1.UDP的相关代码
服务器代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc,char* argv[]){
if(argc!=3){
printf("Usage:%s [ip][port]\n",argv[0]);
return 3;
}
//创建套接字
int sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sock<0){
perror("socket");
return 2;
}
//创建struct sockaddr_in结构体
struct sockaddr_in local;
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
//将ip地址转换成四字节
local.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
//绑定
if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0){
perror("bind");
return 3;
}
char buf[1024];
struct sockaddr_in client;
while(1){
socklen_t len =sizeof(client);
size_t s = recvfrom(sock,buf,sizeof(buf)-1,0,(struct sockaddr*)&client,&len);
if(s>0){
buf[s] = 0;
printf("[%s:%d]:%s\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port),buf);
sendto(sock,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&client,sizeof(client));
}
}
}
客户端代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc,char* argv[]){
if(argc!=3){
printf("usage:%s [ip] [port]\n",argv[0]);
return 2;
}
//创建套接字
int sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sock<0){
perror("socket");
return 2;
}
//创建struct sockaddr结构体
struct sockaddr_in server;
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
char buf[1024];
struct sockaddr_in peer;
while(1){
socklen_t len = sizeof(peer);
printf("Please input#");
fflush(stdout);
size_t s = read(0,buf,sizeof(buf)-1);
if(s>0){
buf[s-1] = 0;
sendto(sock,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server));
size_t s = recvfrom(sock,buf,sizeof(buf)-1,0,(struct sockaddr*)&peer,&len);
buf[s]=0;
printf("server echo#%s\n",buf);
}
}
}
2.TCP相关代码——多线程实现
服务器代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
typedef struct Arg{
int client_sock;
struct sockaddr_in client_socket;
char* buf_ip;
}Arg;
void ProcessRequest(int client_sock,struct sockaddr_in* client_socket,char* buf_ip){
while(1){
char buf[1024];
buf[0] =0;
ssize_t s = read(client_sock,buf,sizeof(buf)-1); //未读取到数字
if(s>0){
buf[s] = 0;
printf("[%s:%d]say#%s\n",buf_ip,client_socket->sin_port,buf);
buf[0] = 0;
printf("server:#%s\n",buf);
fflush(stdout);
s = read(0,buf,sizeof(buf)-1);
if(s>0){
buf[s] = 0;
}
if(strncmp(buf,"quit",4)==0){
printf("quit!\n");
break;
}
write(client_sock,buf,sizeof(buf));
printf("please wait!\n");
}
else if(s==0){
printf("client[%s:%d]quit\n",buf_ip,client_socket->sin_port);
break;
}else{
continue;
}
}
}
void* CreateWorker(void* ptr){
Arg* arg = (Arg*)ptr;
ProcessRequest(arg->client_sock,&arg->client_socket,arg->buf_ip);
}
//主函数
int main(int argc,char* argv[]){
if(argc != 3){
printf("usage:%s [ip] [port]\n",argv[0]);
}
//创建套接字
int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sock<0){
printf("socket error!errno is %d,errstring is %s\n",errno,strerror(errno));
exit(1);
}
//创建struct sockaddr结构体
struct sockaddr_in server_socket;
struct sockaddr_in client_socket;
//清空结构体server_socket,并进行赋值
//bzero(&server_socket,sizeof(server_socket));
server_socket.sin_family = AF_INET;
server_socket.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
server_socket.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);//注意此处的inet_addr的使用
if(bind(sock,(struct sockaddr*)&server_socket,sizeof(server_socket))<0){
printf("bind error!errno is %d,errstring is %s\n",errno,strerror(errno));
close(sock);
return 2;
}
//监视
if(listen(sock,5)<0){
printf("listen error! errno is %d,errstring is %s\n",errno,strerror(errno));
return 3;
}
printf("bind and listen success,wait accept!\n");
for(;;){
//链接
int len = sizeof(client_socket);
int client_sock = accept(sock,(struct sockaddr*)&client_socket,&len);//此处的len位输入输出参数
if(client_sock<0){
printf("accept error!");
continue;
}
char buf_ip[24];
inet_ntop(AF_INET,&client_socket.sin_addr,buf_ip,sizeof(buf_ip));
printf("get connect!ip is %s,port is %d!\n",buf_ip,ntohs(client_socket.sin_port));
pthread_t tid;
Arg* arg = (Arg*)malloc(sizeof(Arg));
arg->client_sock = client_sock;
arg->client_socket = client_socket;
arg->buf_ip = buf_ip;
pthread_create(&tid,NULL,CreateWorker,(void*)arg);
pthread_detach(tid);
}
return 0;
}
客户端代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
//主函数
int main(int argc,char* argv[]){
if(argc != 3){
printf("usage:%s [ip] [port]\n",argv[0]);
}
//创建套接字
int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sock<0){
printf("socket error!\n");
return 1;
}
//创建struct sockaddr_in 结构体
struct sockaddr_in client_socket;
client_socket.sin_family = AF_INET;
client_socket.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
client_socket.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
//链接
int ret = connect(sock,(struct sockaddr*)&client_socket,sizeof(client_socket));
if(ret <0){
printf("connet error!\n");
return 2;
}
printf("connect success!\n");
char buf[1024];
buf[0] = 0;
while(1){
printf("client:#");
fflush(stdout);
ssize_t s = read(0,buf,sizeof(buf)-1);
if(s>0){
buf[s-1] = 0;
}
write(sock,buf,sizeof(buf));
if(strncmp(buf,"quit",4)==0){
printf("quit!\n");
break;
}
printf("please wait!\n");
read(sock,buf,sizeof(buf));
printf("server:$%s",buf);
}
close(sock);
return 0;
}