套接字编程:UDP通信程序编写、套接字接口、字节序转换接口

目录

一、套接字编程简介

1. socket套接字

2. 网络通信

3. 传输层协议：TCP&UDP

二、UDP通信程序编写

1.服务端流程

1.1 创建套接字

1.2 为套接字绑定地址信息

1.3 接收数据

1.4 发送数据

1.5 关闭套接字

2.客户端流程

2.1 创建套接字

2.2 为套接字绑定地址信息（不推荐）

2.3 向服务器发送数据

2.4 接收数据

2.5 关闭套接字

三、套接字相关接口

1. 创建套接字

2. 绑定地址信息

3. 发送数据

4. 接收数据

5. 关闭套接字

四、字节序转换接口

1. 主机字节序—>网络字节序

2. 网络字节序—>主机字节序

3. 字符串IP地址字节序转换

3.1 字符串IP地址—>网络字节序的整数IP地址

3.2 网络字节序的整数IP读者—>字符串IP地址

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一、套接字编程简介

1. socket套接字

套接字编程：网络通信程序的编写。

套接字：

        操作系统向上层提供的用于实现网络通信实现的统称。

2. 网络通信

        网络通信其实都是网络中两台主机之间的通信；其中一端叫做客户端，一端叫做服务端：

        服务端：针对用户请求提供服务的一端；是被动接收请求的一端。

        客户端：用户的一端；是主动发出请求的一端。

3. 传输层协议：TCP&UDP

TCP：传输控制协议，面向连接，可靠传输。面向字节流；

        应用于对安全性要求大于实时性要求的场景。例：文件传输、

UDP：用户数据报协议，无连接，不可靠，面向数据报。

        应用于对实时性要求大于安全性要求的场景。例：视频、音频、

二、UDP通信程序编写

1.服务端流程

1.1 创建套接字

        在内核中创建socket结构体，将进程与网卡关联起来。

1.2 为套接字绑定地址信息

        给创建的套接字socket结构体描述源端地址信息。

作用：

        1）告诉系统，网卡收到的那条数据应该交给我来处理；

        2）当发生数据时，使用绑定的地址信息作为源端地址信息。

1.3 接收数据

        从socket的接收缓冲区中取出数据。

1.4 发送数据

        把要发送的数据放到发送缓冲区中。

1.5 关闭套接字

2.客户端流程

2.1 创建套接字

2.2 为套接字绑定地址信息（不推荐）

        客户端并不推荐主动绑定地址。

原因：

        1）绑定之后，程序只能启动一个；

        2）客户端并不需要固定使用某个地址。

2.3 向服务器发送数据

        发送数据前，若socket没有绑定指定地址，则系统会自动选择一个合适的地址信息进行绑定。

2.4 接收数据

2.5 关闭套接字

三、套接字相关接口

1. 创建套接字

int socket(int domain, int type, int protocol);

        domain：地址域类型：       

                ipv4： AF_INET；

                ipv6：AF_INET6；

        type：套接字类型：

                SOCK_STREAM：提供字节流传输服务；

                SOCK_DGRAM：提供数据报传输服务；

        protocol：协议类型：

                0：默认类型；

                TCP：IPPROTO_TCP；

                UDP：IPPROTO_UDP；

返回值：

        成功，返回一个套接字描述符；失败，返回-1。

2. 绑定地址信息

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

        sockfd：创建套接字返回的描述符；

        addr：要绑定的地址信息结构（需要自己封装）：

                ipv4：struct sockaddr_in;

                ipv6：struct sockaddr_in6;

        addrlen：地址信息长度；

返回值：

        成功，返回0；失败，返回-1。

例：

 bind会根据用户封装的地址信息的第一个sa_family成员，来判断其类型。

3. 发送数据

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, 

        const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

        sockfd：套接字描述符；

        buf：要发送的数据的空间首地址；

        len：要发送的数据长度；

        flags：选项标准  0-默认阻塞发送；

        dest_addr：对端地址信息

        addrlen：地址信息长度；

返回值：

        成功，返回实际发送的数据的字节长度；失败，返回-1。

4. 接收数据

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,

        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

        sockfd：套接字描述符；

        buf：一块空间首地址，用于存放从内核获取到的数据；

        len：要获取的数据长度；

        flags：默认0-阻塞接收；

        src_addr：当前接收数据的发送方的地址信息；

        *addrlen：这是一个输入输出型参数，指定想要多长的地址，返回实际长度；

返回值：

        成功，返回实际接收到的数据长度；失败，返回-1。

5. 关闭套接字

int close(fd);

        fd：套接字描述符。

四、字节序转换接口

        #include

1. 主机字节序—>网络字节序

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

        主机字节序—>网络字节序；针对类型32位。

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

        主机字节序—>网络字节序；针对类型16位。

2. 网络字节序—>主机字节序

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

        网络字节序—>主机字节序；针对类型32位。

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

        网络字节序—>主机字节序；针对类型16位。

3. 字符串IP地址字节序转换

3.1 字符串IP地址—>网络字节序的整数IP地址

        int_addr_t inet_addr(const char *cp);

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

                ipv4：af = AF_INET；

                ipv6：af = AF_INET6；

3.2 网络字节序的整数IP读者—>字符串IP地址

        char *inet_ntoa(struct in_addr addr);

                注：此函数中用的是静态的空间存放字符串IP地址。

        const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);

                ipv4：af = AF_INET；

                ipv6：af = AF_INET6；