基于UDP的C/S模型代碼實現(xiàn)

UDP服務(wù)器

傳輸層主要應用的協(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“無連接的不可靠報文傳遞”。

那么與我們熟知的TCP相比，UDP有哪些優(yōu)點和不足呢？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，實時性較強。多用于對實時性要求較高的通信場合，如視頻會議、電話會議等。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)議進行數(shù)據(jù)傳輸，為保證數(shù)據(jù)的正確性，我們需要在應用層添加輔助校驗協(xié)議來彌補UDP的不足，以達到數(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)時丟包的現(xiàn)象。由于它沒有TCP滑動窗口的機制，通常采用如下兩種方法解決：

1)服務(wù)器應用層設(shè)計流量控制，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制需要在應用層實現(xiàn)。

編譯運行server，在兩個終端里各開一個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，然后再運行server，看此時client還能否和server聯(lián)系上。和TCP程序的運行結(jié)果相比較，體會無連接的含義。

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，可以被臨時組播組利用。

224.0.0.0～224.0.0.255 為預留的組播地址（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 ad1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> 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 forever2: eth0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> 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;}