Linux网络编程（6）UDP通信,广播和组播
Udp介绍
UDP — ⽤户数据报协议，是⼀个⽆连接的简单的⾯向数据报的运输层协 议。UDP不提供可靠性，它只是把应⽤程序传给IP层的数据报发送出去，但 是并不能保证它们能到达⽬的地。由于UDP在传输数据报前不⽤在客户和服 务器之间建⽴⼀个连接，且没有超时重发等机制，故⽽传输速度很快。
UDP是⼀种⾯向⽆连接的协议，每个数据报都是⼀个独⽴的信息，包括完整 的源地址或⽬的地址，它在⽹络上以任何可能的路径传往⽬的地，因此能否 到达⽬的地，到达⽬的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。
UDP特点：
UDP是⾯向⽆连接的通讯协议，UDP数据包括⽬的端⼝号和源端⼝号信息， 由于通讯不需要连接，所以可以实现⼴播发送。 UDP传输数据时有⼤⼩限 制，每个被传输的数据报必须限定在64KB之内。 UDP是⼀个不可靠的协 议，发送⽅所发送的数据报并不⼀定以相同的次序到达接收⽅。
【适⽤情况】
UDP是⾯向消息的协议，通信时不需要建⽴连接，数据的传输⾃然是不可靠 的，UDP⼀般⽤于多点通信和实时的数据业务，⽐如
语⾳⼴播 视频 QQ TFTP(简单⽂件传送） SNMP（简单⽹络管理协议） RIP（路由信息协议，如报告股票市场，航空信息） DNS(域名解释）
注重速度流畅
UDP操作简单，⽽且仅需要较少的监护，因此通常⽤于局域⽹⾼可靠性的分 散系统中client/server应⽤程序。例如视频会议系统，并不要求⾳频视频数据 绝对的正确，只要保证连贯性就可以了，这种情况下显然使⽤UDP会更合理 ⼀些。
大致通信流程
server端
1.创建套接字
int fd = socket(AF_INET,SOCKET_DGRAM,0);
2.绑定本地IP和端口
struct sockaddr_in server;
memset(&server,0,sizeof(server)); //清空结构体
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
server.sin_port = htonl(777);
bind(fd,(struct socketaddr_in *)&server,sizeof(server));
3.通信
（1）接收数据 recvform()
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr,
socklen_t *addrlen);
函数参数
fd:文件描述符
buf:接收数据缓冲区
len:buf的最大容量
flags:0
src_addr:另一端的IP和端口,传出参数
addrlen:传入传出参数
sockfd:文件描述符
buf:存储发送的数据
len:发送数据的长度
flags:0
dest_addr:接收端的IP和端口
addrlen:dest_addr的长度
char buf[1024] = {0};
struct sockaddr_in client;
scoklen_t client_len = sizeof(client);
int recvflag = recvfrom(fd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&client,&client_len);
if(recvflag==?)
{
printf("read_buf:%s\n",&buf);
... ...
}
(2)发送数据sendto()
ssize_t sendto(int sockfd,const void*buf,size_t len,int flags,const struct sockaddr *dest_addr,socklen_t addrlen);
函数参数：
sockfd:文件描述符
buf:缓冲区存储的数据
len:要发送的数据大小
flag:0
dest_addr:另一端的ip和端口
addrlen:dest_addr的大小
4.关闭文件描述符
close(fd);
client端
1.创建套接字
int fd = socket(AF_INET,SOCKET_DGRAM,0);
2.通信
通信用的发送和接受函数与客户端一致,只不过需要将客户端的ip存储下
发送数据
struct sockaddr_in server;
memset(&server,0,sizeof(serv));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(777);
inet_pton(AF_INET,“xxx.xxx.xxx.xxx”,&server.sin_addr.s_addr);
char buf[1024] = {0};
fgets(buf,sizeof(buf),stdin); //将键盘输入的数据存储在buf中
sendto(fd,buf,strlen(buf)+1,0,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server));
接受数据
在上述代码下
readfrom(fd,buf,sizeof(buf),0,NULL,NULL);
完整代码
server：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, const char* argv[])
{
// 创建套接字
int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1)
{
perror("socket error");
exit(1);
}
// fd绑定本地的IP和端口
struct sockaddr_in serv;
memset(&serv, 0, sizeof(serv));
serv.sin_family = AF_INET;
serv.sin_port = htons(8765);
serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv));
if(ret == -1)
{
perror("bind error");
exit(1);
}
struct sockaddr_in client;
socklen_t cli_len = sizeof(client);
// 通信
char buf[1024] = {0};
while(1)
{
int recvlen = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0,
(struct sockaddr*)&client, &cli_len);
if(recvlen == -1)
{
perror("recvform error");
exit(1);
}
printf("recv buf: %s\n", buf);
char ip[64] = {0};
printf("New Client IP: %s, Port: %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &client.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),
ntohs(client.sin_port));
// 给客户端发送数据
sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
}
close(fd);
return 0;
}
client
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, const char* argv[])
{
// create socket
int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1)
{
perror("socket error");
exit(1);
}
// 初始化服务器的IP和端口
struct sockaddr_in serv;
memset(&serv, 0, sizeof(serv));
serv.sin_family = AF_INET;
serv.sin_port = htons(8765);
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv.sin_addr.s_addr);
// 通信
while(1)
{
char buf[1024] = {0};
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
// 数据的发送 - server - IP port
sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv));
// 等待服务器发送数据过来
recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
printf("recv buf: %s\n", buf);
}
close(fd);
return 0;
}
UDP广播
概念：client发送数据包给连接到同一网络下的所有client（仅适用于局域网）
实现原理：发送广播的client适用特殊的广播地址，以255结尾,如192.168.0.255
在发送数据包时，携带的地址不是原本server的地址，而是原地址的广播地址，将数据包发生给交换机后，交换机发现该地址是广播地址后，会将该数据包转发给连接到该交换机上的所有client。
实现思路
服务器：
创建套接字 - socket
fd绑定服务器IP和端口
初始化客户端IP和端口信息
struct sockaddr_in cli;
cli.sin_family = af_inet;
cli.port = htons(9898);
inet_pton(af_inet, "
xxx.xxx.123.255",
&cli.adr);
发送数据
sendto(fd, buf, len, 0, )
设置广播权限
setsockopt();
客户端：
创建套接字
显示绑定IP和端口
bind();
接收数据 - server数据
recvform();
实现代码
SERVER
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, const char* argv[])
{
// 创建套接字
int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1)
{
perror("socket error");
exit(1);
}
// 绑定server的iP和端口
struct sockaddr_in serv;
memset(&serv, 0, sizeof(serv));
serv.sin_family = AF_INET;
serv.sin_port = htons(8787); // server端口
serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv));
if(ret == -1)
{
perror("bind error");
exit(1);
}
// 初始化客户端地址信息
struct sockaddr_in client;
memset(&client, 0, sizeof(client));
client.sin_family = AF_INET;
client.sin_port = htons(6767); // 客户端要绑定的端口
// 使用广播地址给客户端发数据
inet_pton(AF_INET, "192.168.123.255", &client.sin_addr.s_addr);
// 给服务器开放广播权限
int flag = 1;
setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &flag, sizeof(flag));
// 通信
while(1)
{
// 一直给客户端发数据
static int num = 0;
char buf[1024] = {0};
sprintf(buf, "hello, udp == %d\n", num++);
int ret = sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
if(ret == -1)
{
perror("sendto error");
break;
}
printf("server == send buf: %s\n", buf);
sleep(1);
}
close(fd);
return 0;
}
CLIENT
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, const char* argv[])
{
int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(fd == -1)
{
perror("socket error");
exit(1);
}
// 绑定iP和端口
struct sockaddr_in client;
memset(&client, 0, sizeof(client));
client.sin_family = AF_INET;
client.sin_port = htons(6767);
inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &client.sin_addr.s_addr);
int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
if(ret == -1)
{
perror("bind error");
exit(1);
}
// 接收数据
while(1)
{
char buf[1024] = {0};
int len = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
if(len == -1)
{
perror("recvfrom error");
break;
}
printf("client == recv buf: %s\n", buf);
}
close(fd);
return 0;
}
组播的概念：与广播概念类似，但组播既能够实现局域网也能实现广域网通信
在组播中，server使用的地址为组播地址
组播地址
将会使用到的结构体
struct ip_mreqn
{
struct in_addr imr_multiaddr;
struct in_addr imr_interface;
int imr_ifindex;
};
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;
}
主要代码
服务端
// 初始化客户端地址信息
struct sockaddr_in client;
memset(&client, 0, sizeof(client));
client.sin_family = AF_INET;
client.sin_port = htons(6767); // 客户端要绑定的端口
// 使用组播地址给客户端发数据
inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &client.sin_addr.s_addr);
// 给服务器开放组播权限
struct ip_mreqn flag;
// init flag
inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &flag.imr_multiaddr.s_addr); // 组播地址
inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &flag.imr_address.s_addr); // 本地IP
flag.imr_ifindex = if_nametoindex("ens33");//ens33为本地网卡名
setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &flag, sizeof(flag));
客户端
// 绑定iP和端口
struct sockaddr_in client;
memset(&client, 0, sizeof(client));
client.sin_family = AF_INET;
client.sin_port = htons(6767); // ........
inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &client.sin_addr.s_addr);
int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
if(ret == -1)
{
perror("bind error");
exit(1);
}
// 加入到组播地址
struct ip_mreqn fl;
inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &fl.imr_multiaddr.s_addr);
inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &fl.imr_address.s_addr);
fl.imr_ifindex = if_nametoindex("ens33");
setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &fl, sizeof(fl));