基于UDP的C/S模型代碼實(shí)現(xiàn)

UDP服務(wù)器

傳輸層主要應(yīng)用的協(xié)議模型有兩種，一種是TCP協(xié)議，另外一種則是UDP協(xié)議。TCP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)通信中占主導(dǎo)地位，絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信借助TCP協(xié)議完成數(shù)據(jù)傳輸。但UDP也是網(wǎng)絡(luò)通信中不可或缺的重要通信手段。

相較于TCP而言，UDP通信的形式更像是發(fā)短信。不需要在數(shù)據(jù)傳輸之前建立、維護(hù)連接。只專心獲取數(shù)據(jù)就好。省去了三次握手的過程，通信速度可以大大提高，但與之伴隨的通信的穩(wěn)定性和正確率便得不到保證。因此，我們稱UDP為“無連接的不可靠報(bào)文傳遞”。

那么與我們熟知的TCP相比，UDP有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足呢？由于無需創(chuàng)建連接，所以UDP開銷較小，數(shù)據(jù)傳輸速度快，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。多用于對實(shí)時(shí)性要求較高的通信場合，如視頻會(huì)議、電話會(huì)議等。但隨之也伴隨著數(shù)據(jù)傳輸不可靠，傳輸數(shù)據(jù)的正確率、傳輸順序和流量都得不到控制和保證。所以，通常情況下，使用UDP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，為保證數(shù)據(jù)的正確性，我們需要在應(yīng)用層添加輔助校驗(yàn)協(xié)議來彌補(bǔ)UDP的不足，以達(dá)到數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)哪康摹?/p>

與TCP類似的，UDP也有可能出現(xiàn)緩沖區(qū)被填滿后，再接收數(shù)據(jù)時(shí)丟包的現(xiàn)象。由于它沒有TCP滑動(dòng)窗口的機(jī)制，通常采用如下兩種方法解決：

1)服務(wù)器應(yīng)用層設(shè)計(jì)流量控制，控制發(fā)送數(shù)據(jù)速度。

2)借助setsockopt函數(shù)改變接收緩沖區(qū)大小。如：

#include < sys/socket.h >
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);
	int n = 220x1024
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &n, sizeof(n));

C/S模型

由于UDP不需要維護(hù)連接，程序邏輯簡單了很多，但是UDP協(xié)議是不可靠的，保證通訊可靠性的機(jī)制需要在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)。

編譯運(yùn)行server，在兩個(gè)終端里各開一個(gè)client與server交互，看看server是否具有并發(fā)服務(wù)的能力。用Ctrl+C關(guān)閉server，然后再運(yùn)行server，看此時(shí)client還能否和server聯(lián)系上。和TCP程序的運(yùn)行結(jié)果相比較，體會(huì)無連接的含義。

server

#include < string.h >
#include < netinet/in.h >
#include < stdio.h >
#include < unistd.h >
#include < strings.h >
#include < arpa/inet.h >
#include < ctype.h >

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666

int main(void)
{
	struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
	socklen_t cliaddr_len;
	int sockfd;
	char buf[MAXLINE];
	char str[INET_ADDRSTRLEN];
	int i, n;

	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
	printf("Accepting connections ...n");

	while (1) {
		cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
		n = recvfrom(sockfd, buf, MAXLINE,0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
		if (n == -1)
			perror("recvfrom error");
		printf("received from %s at PORT %dn", 
				inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
				ntohs(cliaddr.sin_port));
		for (i = 0; i < n; i++)
			buf[i] = toupper(buf[i]);

		n = sendto(sockfd, buf, n, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
		if (n == -1)
			perror("sendto error");
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

client

#include < stdio.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include < netinet/in.h >
#include < arpa/inet.h >
#include < strings.h >
#include < ctype.h >

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666

int main(int argc, char *argv[])
{
	struct sockaddr_in servaddr;
	int sockfd, n;
	char buf[MAXLINE];

	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

	while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {
		n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
		if (n == -1)
			perror("sendto error");
		n = recvfrom(sockfd, buf, MAXLINE, 0, NULL, 0);
		if (n == -1)
			perror("recvfrom error");
		write(STDOUT_FILENO, buf, n);
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

多播(組播)

組播組可以是永久的也可以是臨時(shí)的。組播組地址中，有一部分由官方分配的，稱為永久組播組。永久組播組保持不變的是它的ip地址，組中的成員構(gòu)成可以發(fā)生變化。永久組播組中成員的數(shù)量都可以是任意的，甚至可以為零。那些沒有保留下來供永久組播組使用的ip組播地址，可以被臨時(shí)組播組利用。

224.0.0.0～224.0.0.255 為預(yù)留的組播地址（永久組地址），地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由協(xié)議使用；
224.0.1.0～224.0.1.255 是公用組播地址，可以用于Internet；欲使用需申請。
224.0.2.0～238.255.255.255 為用戶可用的組播地址（臨時(shí)組地址），全網(wǎng)范圍內(nèi)有效；
239.0.0.0～239.255.255.255 為本地管理組播地址，僅在特定的本地范圍內(nèi)有效。

可使用ip ad命令查看網(wǎng)卡編號，如：

itcast$ ip ad
1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state DOWN group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:0a:c4:f4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet6 fe80::20c:29ff:fe0a:c4f4/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever

if_nametoindex 命令可以根據(jù)網(wǎng)卡名，獲取網(wǎng)卡序號。

server

#include < stdio.h >
#include < stdlib.h >
#include < sys/types.h >
#include < sys/socket.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include < arpa/inet.h >
#include < net/if.h >

#define SERVER_PORT 6666
#define CLIENT_PORT 9000
#define MAXLINE 1500
#define GROUP "239.0.0.2"

int main(void)
{
	int sockfd, i ;
	struct sockaddr_in serveraddr, clientaddr;
	char buf[MAXLINE] = "itcastn";
	char ipstr[INET_ADDRSTRLEN]; /* 16 Bytes */
	socklen_t clientlen;
	ssize_t len;
	struct ip_mreqn group;

	/* 構(gòu)造用于UDP通信的套接字 */
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

	bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
	serveraddr.sin_family = AF_INET; /* IPv4 */
	serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* 本地任意IP INADDR_ANY = 0 */
	serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

	/*設(shè)置組地址*/
	inet_pton(AF_INET, GROUP, &group.imr_multiaddr);
	/*本地任意IP*/
	inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &group.imr_address);
	/* eth0 -- > 編號 命令：ip ad */
	group.imr_ifindex = if_nametoindex("eth0");
	setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &group, sizeof(group));

	/*構(gòu)造 client 地址 IP+端口 */
	bzero(&clientaddr, sizeof(clientaddr));
	clientaddr.sin_family = AF_INET; /* IPv4 */
	inet_pton(AF_INET, GROUP, &clientaddr.sin_addr.s_addr);
	clientaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);

	while (1) {
		//fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
		sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, sizeof(clientaddr));
		sleep(1);
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

client

#include < netinet/in.h >
#include < stdio.h >
#include < sys/types.h >
#include < sys/socket.h >
#include < arpa/inet.h >
#include < string.h >
#include < stdlib.h >
#include < sys/stat.h >
#include < unistd.h >
#include < fcntl.h >
#include < net/if.h >

#define SERVER_PORT 6666
#define MAXLINE 4096
#define CLIENT_PORT 9000
#define GROUP "239.0.0.2"

int main(int argc, char *argv[])
{
	struct sockaddr_in serveraddr, localaddr;
	int confd;
	ssize_t len;
	char buf[MAXLINE];

	/* 定義組播結(jié)構(gòu)體 */
	struct ip_mreqn group;
	confd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

	//初始化本地端地址
	bzero(&localaddr, sizeof(localaddr));
	localaddr.sin_family = AF_INET;
	inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0" , &localaddr.sin_addr.s_addr);
	localaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);

	bind(confd, (struct sockaddr *)&localaddr, sizeof(localaddr));

	/*設(shè)置組地址*/
	inet_pton(AF_INET, GROUP, &group.imr_multiaddr);
	/*本地任意IP*/
	inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &group.imr_address);
	/* eth0 -- > 編號 命令：ip ad */
	group.imr_ifindex = if_nametoindex("eth0");
	/*設(shè)置client 加入多播組 */
	setsockopt(confd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &group, sizeof(group));

	while (1) {
		len = recvfrom(confd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, 0);
		write(STDOUT_FILENO, buf, len);
	}
	close(confd);
	return 0;
}