Linux下網(wǎng)絡(luò)編程-UDP協(xié)議探測(cè)在線好友

1. UDP協(xié)議介紹

UDP協(xié)議 相對(duì)TCP協(xié)議來講屬于不可靠協(xié)議，UDP協(xié)議是廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)，沒有服務(wù)器和客戶端的概念。

在Linux下使用socket創(chuàng)建UDP的套接字時(shí),屬性要選擇數(shù)據(jù)報(bào)類型SOCK_DGRAM。

 sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
復(fù)制代碼

2. UDP協(xié)議發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的函數(shù)

2.1 recvfrom函數(shù)

UDP使用recvfrom()函數(shù)接收數(shù)據(jù)，他類似于標(biāo)準(zhǔn)的read()，但是在recvfrom()函數(shù)中要指明數(shù)據(jù)的目的地址。

#include  
#include  
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr * from, size_t *addrlen);
復(fù)制代碼

返回值

成功返回接收到數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，負(fù)數(shù)失敗

前三個(gè)參數(shù)等同于函數(shù)read()的前三個(gè)參數(shù)，flags參數(shù)是傳輸控制標(biāo)志。最后兩個(gè)參數(shù)類似于accept的最后兩個(gè)參數(shù)（接收客戶端的IP地址）。

2.2 sendto函數(shù)

UDP使用sendto()函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，他類似于標(biāo)準(zhǔn)的write()，但是在sendto()函數(shù)中要指明目的地址。

#include  
#include  
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr * to, int addrlen);
復(fù)制代碼

返回值

成功返回發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，失敗返回-1

前三個(gè)參數(shù)等同于函數(shù)read()的前三個(gè)參數(shù)，flags參數(shù)是傳輸控制標(biāo)志。

參數(shù)to指明數(shù)據(jù)將發(fā)往的協(xié)議地址，他的大小由addrlen參數(shù)來指定。

2.3 設(shè)置套接字屬性

#include      /* See NOTES */
#include 
int getsockopt(int sockfd, int level, int optname,void *optval, socklen_t *optlen);
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);
復(fù)制代碼

setsockopt()函數(shù)用于任意類型、任意狀態(tài)套接口的設(shè)置選項(xiàng)值。盡管在不同協(xié)議層上存在選項(xiàng)，但本函數(shù)僅定義了最高的“套接口”層次上的選項(xiàng)。選項(xiàng)影響套接口的操作，諸如加急數(shù)據(jù)是否在普通數(shù)據(jù)流中接收，廣播數(shù)據(jù)是否可以從套接口發(fā)送等等。

參數(shù)介紹:

sockfd：標(biāo)識(shí)一個(gè)套接口的描述字。
level：選項(xiàng)定義的層次；目前僅支持SOL_SOCKET和IPPROTO_TCP層次。
optname：需設(shè)置的選項(xiàng)。
optval：指針，指向存放選項(xiàng)值的緩沖區(qū)。
optlen：optval緩沖區(qū)的長(zhǎng)度。
UDP協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，設(shè)置具有廣播特性: 默認(rèn)情況下socket不支持廣播特性
char bBroadcast=1;
setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(const char*)&bBroadcast,sizeof(char));
復(fù)制代碼

3.案例: UDP協(xié)議完成數(shù)據(jù)收發(fā)

3.1 接收數(shù)據(jù)示例

#include 
#include           /* See NOTES */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
/* According to POSIX.1-2001 */
#include 

int main(int argc,char **argv)
{
    if(argc!=2)
    {
        printf("參數(shù): ./tcp_server <端口號(hào)>\n");
        return 0;
    }

     /*1. 創(chuàng)建socket套接字*/
    int sockfd;
    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sockfd<0)
    {
        printf("服務(wù)器:套接字創(chuàng)建失敗.\n");
        return 0;
    }
    /*2. 綁定端口號(hào)*/
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family=AF_INET; //IPV4
    addr.sin_port=htons(atoi(argv[1])); //65535
    //addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.2.16");
    addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; //本地所有IP地址 "0.0.0.0"
    if(bind(sockfd,(const struct sockaddr *)&addr,sizeof(struct sockaddr)))
    {
        printf("服務(wù)器:端口號(hào)綁定失敗.\n");
        return 0;
    }
    /*3. 接收數(shù)據(jù)*/
    char buff[100];
    struct sockaddr_in from;
    size_t addrlen=sizeof(struct sockaddr);
    ssize_t len;
    while(1)
    {
        //帶阻塞功能,收到數(shù)據(jù)才會(huì)返回
        len=recvfrom(sockfd,buff,sizeof(buff)-1,0,(struct sockaddr*)&from,&addrlen);
        buff[len]='\0';
        printf("接收到數(shù)據(jù):%s,長(zhǎng)度=%d,數(shù)據(jù)來自于:%s:%d\n",buff,len,inet_ntoa(from.sin_addr),ntohs(from.sin_port));
    }
}
復(fù)制代碼

3.2 發(fā)送數(shù)據(jù)示例

#include 
#include           /* See NOTES */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
/* According to POSIX.1-2001 */
#include 
#include 

int main(int argc,char **argv)
{
     if(argc!=4)
    {
        printf("參數(shù): ./tcp_client  <端口號(hào)> <發(fā)送的數(shù)據(jù)>\n");
        return 0;
    }

    /*1. 創(chuàng)建socket套接字*/
    int sockfd;
    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sockfd<0)
    {
        printf("服務(wù)器:套接字創(chuàng)建失敗.\n");
        return 0;
    }

    const int opt = 1;
    //設(shè)置該套接字為廣播類型，
    int nb = 0;
    nb = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char *)&opt, sizeof(opt));
    if(nb == -1)
    {
        printf("設(shè)置廣播類型錯(cuò)誤.\n");
    }

    /*2. 開始發(fā)送數(shù)據(jù)*/
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family=AF_INET; //IPV4
    addr.sin_port=htons(atoi(argv[2])); //65535  服務(wù)器的端口號(hào)
    addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]); //服務(wù)器IP地址

    ssize_t len;
    while(1)
    {
        len=sendto(sockfd,argv[3],strlen(argv[3]),0,(const struct sockaddr*)&addr,sizeof(struct sockaddr));
        printf("成功發(fā)送:%d\n",len);
        sleep(1);
    }
}
復(fù)制代碼地址>

4. 案例: 使用UDP協(xié)議探測(cè)在線好友

前面幾篇文章介紹了Linux下TCP協(xié)議設(shè)計(jì)的群聊天室的一個(gè)程序，如果想要知道同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)下有多少好友在線，就可以使用UDP協(xié)議進(jìn)行廣播探測(cè)。 大家的端口號(hào)是固定的，也就是只要在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，大家都跑這個(gè)同一個(gè)聊天室程序，就可以互相探測(cè)，得到對(duì)方IP地址之后，再完成TCP協(xié)議建立，完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)聊天通信。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
?
?
#define SEND_MSG "1314520"  //發(fā)送的數(shù)據(jù)包
#define PORT 8888      //固定的端口號(hào)
?
int sockfd;
int main(int argc,char **argv)
{  
  if(argc!=2)
   {
    printf("./app <廣播地址>  當(dāng)前程序固定的端口號(hào)是8888\n");
    return 0;
   }

  /*1. 創(chuàng)建socket套接字*/
  sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

  //設(shè)置端口號(hào)的復(fù)用功能
  int on = 1;
  setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));

  /*2. 綁定端口號(hào)與IP地址*/
  struct sockaddr_in addr;
  addr.sin_family=AF_INET;
  addr.sin_port=htons(PORT); // 端口號(hào)0~65535
  addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;  //inet_addr("0.0.0.0"); //IP地址
  if(bind(sockfd,(const struct sockaddr *)&addr,sizeof(struct sockaddr))!=0)
   {
    printf("UDP服務(wù)器:端口號(hào)綁定失敗.\n");
    return 0;
   }
  /*3. 接收數(shù)據(jù)*/
  unsigned char buff[1024+1];
  int cnt;
  struct sockaddr_in client_addr;
  socklen_t addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);

  struct pollfd fds;
  fds.fd=sockfd;
  fds.events=POLLIN;
  while(1)
   {
    cnt=poll(&fds,1,1000);
    if(cnt>0)
     {
      cnt=recvfrom(sockfd,buff,1024,0,(struct sockaddr *)&client_addr,&addrlen);
      buff[cnt]='\0';
      
      //判斷是不是探測(cè)包數(shù)據(jù)
      if(strcmp(buff,SEND_MSG)==0)
       {
        printf("在線好友:%s,%d-->%s:%d\n",buff,cnt,inet_ntoa(client_addr.sin_addr),ntohs(client_addr.sin_port));
        cnt=sendto(sockfd,SEND_MSG,strlen(SEND_MSG),0,(const struct sockaddr *)&client_addr,sizeof(struct sockaddr));
        printf("回應(yīng)探測(cè)包:%d字節(jié).\n",cnt);
?
        //這里可以繼續(xù)寫代碼，將存在的好友保存在鏈表，并記錄在線好友數(shù)量
       }
     }
    else
     {
      ssize_t cnt;
      struct sockaddr_in addr;
      addr.sin_family=AF_INET;
      addr.sin_port=htons(PORT); // 端口號(hào)0~65535
      addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]); //IP地址
?
      cnt=sendto(sockfd,SEND_MSG,strlen(SEND_MSG),0,(const struct sockaddr *)&addr,sizeof(struct sockaddr));
      printf("探測(cè)包發(fā)送:%d字節(jié).\n",cnt);
     }
   }
  return 0;
}

審核編輯：湯梓紅