基于Socket的UDP和TCP编程介绍

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一、概述

TCP〔传输控制协议〕和UDP〔用户数据报协议)是网络体系构造TCP/IP模型中传输层一层中的两个不同的通信协议。

TCP：传输控制协议，一种面向连接的协议，给用户进程提供可靠的全双工的字节流，TCP套接口是字节流套接口(stream socket)的一种。

UDP：用户数据报协议。UDP是一种无连接协议。UDP套接口是数据报套接口(datagram socket)的一种。

二、TCP和UDP介绍

1〕根本TCP客户—效劳器程序设计根本框架

说明：〔三路握手〕

1.客户端发送一个SYN段〔同步序号〕指明客户打算连接的效劳器端口，以及初始化序号(ISN) 。

2.效劳器发回包含效劳器的初始序号的SYN报文段作为应答。同时，将确认序号(ACK)设置为客户的ISN加1以对客户的SYN 报文段进展确认。一个SYN将占用一个序号。

3.客户必须将确认序号设置为效劳器的ISN加1以对效劳器的SYN报文段进展确认。

2) 根本UDP客户—效劳器程序设计根本框架流程图

3) UDP和TCP的比照：

从上面的流程图比较我们可以很明显的看出UDP没有三次握手过程。

简单点说。UDP处理的细节比TCP少。UDP不能保证消息被传送到〔它也报告消息没有传送到〕目的地。UDP也不保证数据包的传送顺序。UDP把数据发出去后只能希望它能够抵达目的地。

TCP优缺点：

优点：

1．TCP提供以认可的方式显式地创立和终止连接。

2．TCP保证可靠的、顺序的〔数据包以发送的顺序接收〕以及不会重复的数据传输。

3．TCP处理流控制。

4．允许数据优先

5．如果数据没有传送到，则TCP套接口返回一个出错状态条件。

6．TCP通过保持连续并将数据块分成更小的分片来处理大数据块。—无需程序员知道

缺点： TCP在转移数据时必须创立〔并保持〕一个连接。这个连接给通信进程增加了开销，让它比UDP速度要慢。

UDP优缺点：

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1．UDP不要求保持一个连接

2．UDP没有因接收方认可收到数据包〔或者当数据包没有正确抵达而自动重传〕而带来的开销。

3．设计UDP的目的是用于短应用和控制消息

4．在一个数据包连接一个数据包的根底上，UDP要求的网络带宽比TDP更小。

三、Socket编程

Socket接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。要学Internet上的TCP/IP网络编程，必须理解Socket接口。

Socket接口设计者最先是将接口放在Uni*操作系统里面的。如果了解Uni*系统的输入和输出的话，就很容易了解Socket了。网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于翻开文件的函数调用Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。常用的Socket类型有两种：流式Socket〔SOCK_STREAM〕和数据报式Socket〔SOCK_DGRAM〕。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP效劳应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP效劳应用。

1、socket调用库函数主要有：

创立套接字

Socket(af,type,protocol)

建立地址和套接字的联系

bind(sockid, local addr, addrlen)

效劳器端侦听客户端的请求

listen( Sockid ,quenlen)

建立效劳器/客户端的连接 (面向连接TCP〕

客户端请求连接

Connect(sockid, destaddr, addrlen)

效劳器端等待从编号为Sockid的Socket上接收客户连接请求

newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)

发送/接收数据

面向连接：send(sockid, buff, bufflen) recv( )面向无连接：sendto(sockid,buff,…,addrlen) recvfrom( )

释放套接字

close(sockid)

2、TCP/IP应用编程接口〔API〕

效劳器的工作流程：首先调用socket函数创立一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，然后调用listen在相应的socket上监听，当accpet接

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收到一个连接效劳请求时，将生成一个新的socket。效劳器显示该客户机的IP地址，并通过新的socket向客户端发送字符串" hi,I am server!"。最后关闭该socket。

main()

{

int sock_fd,client_fd; /*sock_fd：监听socket；client_fd：数据传输socket */

struct sockaddr_in ser_addr; /* 本机地址信息 */

struct sockaddr_in cli_addr; /* 客户端地址信息 */

char msg[MA*_MSG_SIZE];/* 缓冲区*/

ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*创立连接的SOCKET */

if(ser_sockfd<0)

{/*创立失败 */

fprintf(stderr,"socker

Error:%sn",strerror(errno));

e*it(1);

}

/* 初始化效劳器地址*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&ser_addr,addrlen);

ser__family=AF_INET;

ser__addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

ser__port=htons(SERVER_PORT);

if(bind(ser_sockfd,(struct

sockaddr_in))<0)

{ /*绑定失败 */

fprintf(stderr,"Bind Error:%sn",strerror(errno));

e*it(1);

}

/*侦听客户端请求*/

if(listen(ser_sockfd,BACKLOG)<0)

{

fprintf(stderr,"Listen Error:%sn",strerror(errno));

close(ser_sockfd);

e*it(1);

}

while(1)

{/* 等待接收客户连接请求*/

cli_sockfd=accept(ser_sockfd,(struct

cli_addr,&addrlen);

if(cli_sockfd<=0)

{

sockaddr*)&ser_addr,sizeof(struct

sockaddr*) &

-

fprintf(stderr,"Accept Error:%sn",strerror(errno));

}

else

{/*开场效劳*/

recv(cli_addr,msg,MA*_MSG_SIZE,0); /* 承受数据*/

printf("received

inet_ntoa(cli__addr));

printf("%sn",msg);/*在屏幕上打印出来 */

strcpy(msg,"hi,I am server!");

send(cli_addr,msg,sizeof(msg),0); /*发送的数据*/

close(cli_addr);

}

}

close(ser_sockfd);

}

客户端的工作流程：首先调用socket函数创立一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，请求连接效劳器，通过新的socket向客户端发送字符串"

hi,I am client!"。最后关闭该socket。

main()

{

int cli_sockfd;/*客户端SOCKET */

int addrlen;

char seraddr[14];

struct sockaddr_in ser_addr,/* 效劳器的地址*/

cli_addr;/* 客户端的地址*/

char msg[MA*_MSG_SIZE];/* 缓冲区*/

GetServerAddr(seraddr);

cli_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*创立连接的SOCKET */

if(ser_sockfd<0)

{/*创立失败 */

fprintf(stderr,"socker Error:%sn",strerror(errno));

e*it(1);

}

/* 初始化客户端地址*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&ser_addr,addrlen);

cli__family=AF_INET;

cli__addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

cli__port=0;

if(bind(cli_sockfd,(struct sockaddr*)&cli_addr,addrlen)<0)

a connection from %sn",

-

{

/*棒定失败 */

fprintf(stderr,"Bind Error:%sn",strerror(errno));

e*it(1);

}

/* 初始化效劳器地址*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&ser_addr,addrlen);

ser__family=AF_INET;

ser__addr.s_addr=inet_addr(seraddr);

ser__port=htons(SERVER_PORT);

if(connect(cli_sockfd,(struct sockaddr*)&ser_addr,&addrlen)!=0)/*请求连接*/

{

/*连接失败 */

fprintf(stderr,"Connect Error:%sn",strerror(errno));

close(cli_sockfd);

e*it(1);

}

strcpy(msg,"hi,I am client!");

send(sockfd,msg,sizeof(msg),0);/*发送数据*/

recv(sockfd,msg,MA*_MSG_SIZE,0); /* 承受数据*/

printf("%sn",msg);/*在屏幕上打印出来 */

close(cli_sockfd);

}

3、UDP/IP应用编程接口〔API〕

效劳器的工作流程：首先调用socket函数创立一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，接收到一个客户端时，效劳器显示该客户端的IP地址，并将字串返回给客户端。

int main(int argc,char **argv)

{

int ser_sockfd;

int len;

//int addrlen;

socklen_t addrlen;

char seraddr[100];

struct sockaddr_in ser_addr;

/*建立socket*/

ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

if(ser_sockfd<0)

-

{

printf("I cannot socket successn");

return 1;

}

/*填写sockaddr_in 构造*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&ser_addr,addrlen);

ser__family=AF_INET;

ser__addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

ser__port=htons(SERVER_PORT);

/*绑定客户端

if(bind(ser_sockfd,(struct sockaddr *)&ser_addr,addrlen)<0)

{

printf("connect");

return 1;

}

while(1)

{

bzero(seraddr,sizeof(seraddr));

len=recvfrom(ser_sockfd,seraddr,sizeof(seraddr),0,(struct

sockaddr*)&ser_addr,&addrlen);

/*显示client端的网络地址*/

printf("receive from %sn",inet_ntoa(ser__addr));

/*显示客户端发来的字串*/

printf("recevce:%s",seraddr);

/*将字串返回给client端*/

sendto(ser_sockfd,seraddr,len,0,(struct sockaddr*)&ser_addr,addrlen);

}

}

客户端的工作流程：首先调用socket函数创立一个Socket，填写效劳器地址及端口号，从标准输入设备中取得字符串，将字符串传送给效劳器端，并接收效劳器端返回的字符串。最后关闭该socket。

int GetServerAddr(char * addrname)

{

printf("please input server addr:");

scanf("%s",addrname);

return 1;

}

int main(int argc,char **argv)

{

-

int cli_sockfd;

int len;

socklen_t addrlen;

char seraddr[14];

struct sockaddr_in cli_addr;

char buffer[256];

GetServerAddr(seraddr);

/* 建立socket*/

cli_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

if(cli_sockfd<0)

{

printf("I cannot socket successn");

return 1;

}

/* 填写sockaddr_in*/

addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

bzero(&cli_addr,addrlen);

cli__family=AF_INET;

cli__addr.s_addr=inet_addr(seraddr);

//cli__addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

cli__port=htons(SERVER_PORT);

bzero(buffer,sizeof(buffer));

/* 从标准输入设备取得字符串*/

len=read(STDIN_FILENO,buffer,sizeof(buffer));

/* 将字符串传送给server端*/

sendto(cli_sockfd,buffer,len,0,(struct sockaddr*)&cli_addr,addrlen);

/* 接收server端返回的字符串*/

len=recvfrom(cli_sockfd,buffer,sizeof(buffer),0,(struct

sockaddr*)&cli_addr,&addrlen);

//printf("receive from %sn",inet_ntoa(cli__addr));

printf("receive: %s",buffer);

close(cli_sockfd);

}

四、调试

Makefile文件为：

CC=gcc

all:server client

CFLAGS=-o

server: server.c

-

$(CC) $(CFLAGS) $ server.c

client: client.c

$(CC) $(CFLAGS) $ client.c

clean:

rm -f server client

在shell中执行make进展编译，make clean删除生成文件。

运行结果如以下图：