UDP通信关键函数

UDP 是不具有可靠性的数据报协议。细微的处理它会交给上层的应用去完成。在 UDP 的情况下,虽然可以确保发送消息的大小,却不能保证消息一定会到达。因此,应用有时会根据自己的需要进行重发处理。

0.UDP 协议特点:

(1)UDP是无连接的,可以减少开销和发送数据之前的时延。
(2)UDP使用尽最大努力交付,不保证可靠交付,主机不需要维持复杂的连接状态表。
(3)UDP是面向报文的,一次交付一个完整的报文。
(4)UDP没有拥塞控制,因此网络出现的拥塞不会使得源主机的发送速率降低。
(5)UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信。
(6)UDP的首部开销小,只有八字节。

1.UDP通信关键函数

1.1 recvfrom():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:接收缓存区的首地址
len:接收缓存区的大小
flags:0//调用方式标志位
src_addr:发送端的网络信息结构体的指针
addrlen:发送端的网络信息结构体的大小的指针

1.2 sendto():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:发送缓存区的首地址
len:发送缓存区的大小
flags:0
src_addr:接收端的网络信息结构体的指针
addrlen:接收端的网络信息结构体的大小

1.3 socket(int domain, int type, int protocol) 创建套接字

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)

domain:即协议域,又称为协议族(family)。常用的协议族有,AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL(或称AF_UNIX,Unix域socket)、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型,在通信中必须采用对应的地址,如AF_INET决定了要用ipv4地址(32位的)与端口号(16位的)的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
type:指定socket类型。常用的socket类型有,SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等
protocol:故名思意,就是指定协议。常用的协议有,IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等,它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议

并不是上面的type和protocol可以随意组合的,如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时,会自动选择type类型对应的默认协议。
当我们调用socket创建一个socket时,返回的socket描述字它存在于协议族(address family,AF_XXX)空间中,但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址,就必须调用bind()函数,否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。

1.4 int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen) 创建socket 套接字

sockfd:要绑定的socket的文件描述符。
addr:指向一个sockaddr结构体的指针,其中包含要绑定的IP地址和端口信息。
addrlen:addr结构体的长度。

1.5 close(sockfd); 关闭套接字


2.服务端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
 
#define MAX_BUFFER_SIZE 1024
#define SERVER_PORT 8888

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
 
    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    memset(&client_addr, 0, sizeof(client_addr));
 
    // 设置服务器地址和端口
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
 
    // 绑定服务器地址和端口
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Server running on port %d...\n", SERVER_PORT);
 
    while (1) {
        // 接收来自客户端的数据
        memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
        socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
        ssize_t message_size = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);
        if (message_size < 0) {
            perror("recvfrom failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
 
        // 打印客户端发送的数据
        printf("Client message: %s\n", buffer);
        // 向客户端发送响应
        if (sendto(sockfd, buffer, message_size, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr)) < 0) {
            perror("sendto failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }
    close(sockfd); // 关闭套接字
    return 0;
}

3.客户端Client

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
 
#define MAX_BUFFER_SIZE 1024
#define SERVER_IP "127.0.0.1" // 服务器ip+ 端口
#define SERVER_PORT 8888
 
int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
 
    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
 
    // 设置服务器地址和端口
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
 
    // 从标准输入读取数据
    printf("Enter message: ");
    fgets(buffer, MAX_BUFFER_SIZE, stdin);
    // 发送数据到服务器
    sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
 
    // 等待接收服务器的响应
    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, NULL, NULL);
    // 打印服务器的响应
    printf("Server response: %s\n", buffer);

    close(sockfd); // 关闭套接字
    return 0;
}
UDP通信示例图
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