基于Socket的UDP和TCP編程解析 1

一、概述

TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)TCP/IP模型中傳輸層一層中的兩個(gè)不同的通信協(xié)議。

TCP：傳輸控制協(xié)議，一種面向連接的協(xié)議，給用戶進(jìn)程提供可靠的全雙工的字節(jié)流，TCP套接口是字節(jié)流套接口(stream socket)的一種。

UDP：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。UDP是一種無連接協(xié)議。UDP套接口是數(shù)據(jù)報(bào)套接口(datagram socket)的一種。

二、TCP和UDP介紹

1）基本TCP客戶—服務(wù)器程序設(shè)計(jì)基本框架

說明：（三路握手）

1.客戶端發(fā)送一個(gè)SYN段（同步序號(hào)）指明客戶打算連接的服務(wù)器端口，以及初始化序號(hào)(ISN) 。

2.服務(wù)器發(fā)回包含服務(wù)器的初始序號(hào)的SYN報(bào)文段作為應(yīng)答。同時(shí)，將確認(rèn)序號(hào)(ACK)設(shè)置為客戶的ISN加1以對(duì)客戶的SYN 報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)。一個(gè)SYN將占用一個(gè)序號(hào)。

3.客戶必須將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為服務(wù)器的ISN加1以對(duì)服務(wù)器的SYN報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)。

2. 基本TCP客戶—服務(wù)器程序設(shè)計(jì)基本框架流程圖

3. UDP和TCP的對(duì)比：

從上面的流程圖比較我們可以很明顯的看出UDP沒有三次握手過程。簡(jiǎn)單點(diǎn)說。UDP處理的細(xì)節(jié)比TCP少。UDP不能保證消息被傳送到（它也報(bào)告消息沒有傳送到）目的地。UDP也不保證數(shù)據(jù)包的傳送順序。UDP把數(shù)據(jù)發(fā)出去后只能希望它能夠抵達(dá)目的地。

TCP優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

1．TCP提供以認(rèn)可的方式顯式地創(chuàng)建和終止連接。

2．TCP保證可靠的、順序的（數(shù)據(jù)包以發(fā)送的順序接收）以及不會(huì)重復(fù)的數(shù)據(jù)傳輸。

3．TCP處理流控制。

4．允許數(shù)據(jù)優(yōu)先

5．如果數(shù)據(jù)沒有傳送到，則TCP套接口返回一個(gè)出錯(cuò)狀態(tài)條件。

6．TCP通過保持連續(xù)并將數(shù)據(jù)塊分成更小的分片來處理大數(shù)據(jù)塊?！獰o需程序員知道

缺點(diǎn)： TCP在轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)時(shí)必須創(chuàng)建（并保持）一個(gè)連接。這個(gè)連接給通信進(jìn)程增加了開銷，讓它比UDP速度要慢。

UDP優(yōu)缺點(diǎn)：

1．UDP不要求保持一個(gè)連接

2．UDP沒有因接收方認(rèn)可收到數(shù)據(jù)包（或者當(dāng)數(shù)據(jù)包沒有正確抵達(dá)而自動(dòng)重傳）而帶來的開銷。

3．設(shè)計(jì)UDP的目的是用于短應(yīng)用和控制消息

4．在一個(gè)數(shù)據(jù)包連接一個(gè)數(shù)據(jù)包的基礎(chǔ)上，UDP要求的網(wǎng)絡(luò)帶寬比TDP更小。

三、Socket編程

Socket接口是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的API，Socket接口定義了許多函數(shù)或例程，程序員可以用它們來開發(fā)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用程序。要學(xué)Internet上的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)編程，必須理解Socket接口。

Socket接口設(shè)計(jì)者最先是將接口放在Unix操作系統(tǒng)里面的。如果了解Unix系統(tǒng)的輸入和輸出的話，就很容易了解Socket了。網(wǎng)絡(luò)的Socket數(shù)據(jù)傳輸是一種特殊的I/O，Socket也是一種文件描述符。Socket也具有一個(gè)類似于打開文件的函數(shù)調(diào)用Socket()，該函數(shù)返回一個(gè)整型的Socket描述符，隨后的連接建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫际峭ㄟ^該Socket實(shí)現(xiàn)的。

常用的Socket類型有兩種：流式Socket（SOCK_STREAM）和數(shù)據(jù)報(bào)式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一種面向連接的Socket，針對(duì)于面向連接的TCP服務(wù)應(yīng)用；數(shù)據(jù)報(bào)式Socket是一種無連接的Socket，對(duì)應(yīng)于無連接的UDP服務(wù)應(yīng)用。

1、socket調(diào)用庫函數(shù)主要有：

創(chuàng)建套接字

Socket(af,type,protocol)

建立地址和套接字的聯(lián)系

bind(sockid, local addr, addrlen)

服務(wù)器端偵聽客戶端的請(qǐng)求

listen( Sockid ,quenlen)

建立服務(wù)器/客戶端的連接 (面向連接TCP）

客戶端請(qǐng)求連接

Connect(sockid, destaddr, addrlen)

服務(wù)器端等待從編號(hào)為Sockid的Socket上接收客戶連接請(qǐng)求

newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)

發(fā)送/接收數(shù)據(jù)

面向連接：

send(sockid, buff, bufflen)

recv( )

面向無連接：

sendto(sockid,buff,…,addrlen)

recvfrom( )

釋放套接字

close(sockid)

2、TCP/IP應(yīng)用編程接口（API）

服務(wù)器的工作流程：首先調(diào)用socket函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)Socket，然后調(diào)用bind函數(shù)將其與本機(jī)地址以及一個(gè)本地端口號(hào)綁定，然后調(diào)用listen在相應(yīng)的socket上監(jiān)聽，當(dāng)accpet接收到一個(gè)連接服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，將生成一個(gè)新的socket。服務(wù)器顯示該客戶機(jī)的IP地址，并通過新的socket向客戶端發(fā)送字符串” hi,I am server!”。最后關(guān)閉該socket。

main()

{

int sock_fd, client_fd; /*sock_fd：監(jiān)聽socket；client_fd：數(shù)據(jù)傳輸socket */

struct sockaddr_in ser_addr; /* 本機(jī)地址信息 */

struct sockaddr_in cli_addr; /* 客戶端地址信息 */

char msg[MAX_MSG_SIZE]; /* 緩沖區(qū)*/

ser_sockfd = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); /*創(chuàng)建連接的SOCKET */

if ( ser_sockfd < 0 )

{ /*創(chuàng)建失敗 */

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

exit( 1 );

}

/* 初始化服務(wù)器地址*/

addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

bzero( &ser_addr, addrlen );

ser_addr.sin_family = AF_INET;

ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl( INADDR_ANY );

ser_addr.sin_port = htons( SERVER_PORT );

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

{ /*綁定失敗 */

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

exit( 1 );

}

/ 偵聽客戶端請(qǐng)求 /

if ( listen( ser_sockfd, BACKLOG ) < 0 )

{

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

close( ser_sockfd );

exit( 1 );

}

while ( 1 )

{ /* 等待接收客戶連接請(qǐng)求*/

cli_sockfd = accept( ser_sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &addrlen );

if ( cli_sockfd <= 0 )

{

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

}else { / 開始服務(wù) /

recv( cli_addr, msg, MAX_MSG_SIZE, 0 ); /* 接受數(shù)據(jù)*/

printf( "received a connection from %sn", inet_ntoa( cli_addr.sin_addr ) );

printf( "%sn", msg ); /*在屏幕上打印出來 */

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

send( cli_addr, msg, sizeof(msg), 0 ); / 發(fā)送的數(shù)據(jù) /

close( cli_addr );

}

}

close( ser_sockfd );

}