Linux应用开发--- Linux下UDP编程
2013-06-25 22:44
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一. Linux下UDP编程框架
使用UDP进行程序设计可以分为客户端和服务器端两部分。
1.服务器端程序包括:
? 建立套接字
? 将套接字地址结构进行绑定
? 读写数据
? 关闭套接字
2.客户端程序包括:
? 建立套接字
? 读写数据
? 关闭套接字
3.服务器端和客户端程序之间的差别
服务器端和客户端两个流程之间的主要差别在于对地址的绑定函数(bind()函数),而客户端可以不用进行地址和端口的绑定操作。
二.Linux中UDP套接字函数
从图可知,UDP协议的服务端程序设计的流程分为套接字建立,套接字与地址结构进行绑定,收发数据,关闭套接字;客户端程序流程为套接字建立,收发数据,关闭套接字等过程。它们分别对应socket(),bind(),sendto(),recvfrom(),和close()函数。
网络程序通过调用socket()函数,会返回一个用于通信的套接字描述符。Linux应用程序在执行任何形式的I/O操作的时候,程序是在读或者写一个文件描述符。因此,可以把创建的套接字描述符看成普通的描述符来操作,并通过读写套接字描述符来实现网络之间的数据交流。
1. socket
1> 函数原型:
int socket(int domain,int type,int protocol)
2> 函数功能:
函数socket()用于创建一个套接字描述符。
3> 形参:
? domain:用于指定创建套接字所使用的协议族,在头文件
<linux/socket.h>中定义。
常见的协议族如下:
AF_UNIX:创建只在本机内进行通信的套接字。
AF_INET:使用IPv4 TCP/IP协议
AF_INET6:使用IPv6 TCP/IP协议
说明:
AF_UNIX只能用于单一的UNIX系统进程间通信,而AF_INET是针对Interne的,因而可以允许在远程主机之间通信。一般把它赋为AF_INET。
? type:指明套接的类型,对应的参数如下
SOCK_STREAM:创建TCP流套接字
SOCK_DGRAM:创建UDP数据报套接字
SOCK_RAW:创建原始套接字
? protocol:
参数protocol通常设置为0,表示通过参数domain指定的协议族和参数type指定的套接字类型来确定使用的协议。当为原始套接字时,系统无法唯一的确定协议,此时就需要使用使用该参数指定所使用的协议。
4> 返回值:执行成功后返回一个新创建的套接字;若有错误发生则返回一个-1,错误代码存入errno中。
5> 举例:调用socket函数创建一个UDP套接字
int sock_fd;
sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sock_fd < 0){
perror(“socket”);
exit(1);
}
2. bind
1> 函数原型:
int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr,socklen_taddrlen)
2> 函数功能
函数bind()的作用是将一个套接字文件描述符与一个本地地址绑定在一起。
3> 形参:
? sockfd:sockfd是调用socket函数返回的文件描述符;
? addrlen是sockaddr结构的长度。
? my_addr: 是一个指向sockaddr结构的指针,它保存着本地套接字的地址(即端口和IP地址)信息。不过由于系统兼容性的问题,一般不使用这个结构,而使用另外一个结构(struct sockaddr_in)来代替
4> 套接字地址结构:
(1)structsockaddr:
结构struct sockaddr定义了一种通用的套接字地址,它在
Linux/socket.h 中定义。
struct sockaddr{
unsigned short sa_family;/*地址类型,AF_XXX*/
char sa_data[14];/*14字节的协议地址*/
}
a. sin_family:表示地址类型,对于使用TCP/IP协议进行的网络编程,该值只能是AF_INET.
b. sa_data:存储具体的协议地址。
(2)sockaddr_in
每种协议族都有自己的协议地址格式,TCP/IP协议组的地址格式为结构体struct sockaddr_in,它在netinet/in.h头文件中定义。
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;/*地址类型*/
unsigned short sin_port;/*端口号*/
struct in_addr sin_addr;/*IP地址*/
unsigned char sin_zero[8];/*填充字节,一般赋值为0*/
}
a. sin_family:表示地址类型,对于使用TCP/IP协议进行的网络编程,该值只能是AF_INET.
b. sin_port:是端口号
c. sin_addr:用来存储32位的IP地址。
d. 数组sin_zero为填充字段,一般赋值为0.
e. structin_addr的定义如下:
struct in_addr{
unsignedlong s_addr;
}
结构体sockaddr的长度为16字节,结构体sockaddr_in的长度为16字节。可以将参数my_addr的sin_addr设置为INADDR_ANY而不是某个确定的IP地址就可以绑定到任何网络接口。对于只有一IP地址的计算机,INADDR_ANY对应的就是它的IP地址;对于多宿主主机(拥有多个网卡),INADDR_ANY表示本服务器程序将处理来自所有网络接口上相应端口的连接请求
5> 返回值:
函数成功后返回0,当有错误发生时则返回-1,错误代码存入errno中。
6>举例:调用socket函数创建一个UDP套接字
struct sockaddr_in addr_serv,addr_client;/*本地的地址信息*/
memset(&serv_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
addr_serv.sin_family = AF_INET;/*协议族*/
addr_serv.sin_port = htons(SERV_PORT);/*本地端口号*/
addr_serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*任意本地地址*/
/*套接字绑定*/
if(bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&addr_serv),sizeof(structsockaddr_in)) <0)
{
perror(“bind”);
exit(1);
}
3.close
1>函数原型:
int close(intfd);
2>函数功能:
函数close用来关闭一个套接字描述符。
3>函数形参:
? 参数fd为一个套接字描述符。
4>返回值:
执行成功返回0,出错则返回-1.错误代码存入errno中。
说明:
以上三个函数中,前两个要包含头文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
后一个包含:
#include<unistd.h>
4.sendto
1>函数原型:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
ssize_t sendo(ints,const void *msg,size_t len,int flags,const struct sockaddr *to,socklen_ttolen);
2>函数功能:
向目标主机发送消息
3>函数形参:
? s:套接字描述符。
? *msg:发送缓冲区
? len:待发送数据的长度
? flags:控制选项,一般设置为0或取下面的值
(1)MSG_OOB:在指定的套接字上发送带外数据(out-of-band data),该类型的套接字必须支持带外数据(eg:SOCK_STREAM).
(2)MSG_DONTROUTE:通过最直接的路径发送数据,而忽略下层协议的路由设置。
? to:用于指定目的地址
? tolen:目的地址的长度。
4>函数返回值:
执行成功后返回实际发送数据的字节数,出错返回-1,错误代码存入errno中。
5>函数举例:
char send_buf[BUFFERSIZE];
struct sockaddr_in addr_client;
memset(&addr_client,0,sizeof(struct sockaddr_in));
addr_client.sin_family = AF_INET;
addr_client.sin_port = htons(DEST_PORT);
if(inet_aton(“172.17.242.131”,&addr_client.sin_addr)<0){
perror(“inet_aton”);
exit(1);
}
if(sendto(sock_fd,send_buf,len,0,(strut sockaddr*)&addr_client,sizeof(struct sockaddr_in)) <0){
perror(“sendto”);
exit(1);
}
5.recvfrom
1>函数原型:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
ssize_t recvfrom(int s,void *buf,size_t len,intflags,struct sockaddr *from,socklen_t *fromlen);
2>函数功能:接收数据
3>函数形参:
? int s:套接字描述符
? buf:指向接收缓冲区,接收到的数据将放在这个指针所指向的内存空间。
? len:指定了缓冲区的大小。
? flags:控制选项,一般设置为0或取以下值
(1)MSG_OOB:请求接收带外数据
(2)MSG_PEEK:只查看数据而不读出
(3)MSG_WAITALL:只在接收缓冲区时才返回。
? *from:保存了接收数据报的源地址。
? *fromlen:参数fromlen在调用recvfrom前为参数from的长度,调用recvfrom后将保存from的实际大小。
4>函数返回值:
执行成功后返回实际接收到数据的字节数,出错时则返回-1,错误代码存入errno中。
5>函数实例:
char recv_buf[BUFFERSIZE];
struct sockaddr_in addr_client;
int src_len;
src_len = sizeof(struct sockaddr_in);
int src_len;
src_len = sizeof(struct sockaddr_in);
if(recvfrom(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(structsockaddr *)&src_addr,&src_len)<0){
perror(“again_recvfrom”);
exit(1);
}
三.UDP编程实例
客户端向服务器发送字符串Hello tiger,服务器接收到数据后将接收到字符串发送回客户端。
本篇文章来源于 Linux公社网站(www.linuxidc.com)
原文链接 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-09/43604p2.htm
使用UDP进行程序设计可以分为客户端和服务器端两部分。
1.服务器端程序包括:
? 建立套接字
? 将套接字地址结构进行绑定
? 读写数据
? 关闭套接字
2.客户端程序包括:
? 建立套接字
? 读写数据
? 关闭套接字
3.服务器端和客户端程序之间的差别
服务器端和客户端两个流程之间的主要差别在于对地址的绑定函数(bind()函数),而客户端可以不用进行地址和端口的绑定操作。
二.Linux中UDP套接字函数
从图可知,UDP协议的服务端程序设计的流程分为套接字建立,套接字与地址结构进行绑定,收发数据,关闭套接字;客户端程序流程为套接字建立,收发数据,关闭套接字等过程。它们分别对应socket(),bind(),sendto(),recvfrom(),和close()函数。
网络程序通过调用socket()函数,会返回一个用于通信的套接字描述符。Linux应用程序在执行任何形式的I/O操作的时候,程序是在读或者写一个文件描述符。因此,可以把创建的套接字描述符看成普通的描述符来操作,并通过读写套接字描述符来实现网络之间的数据交流。
1. socket
1> 函数原型:
int socket(int domain,int type,int protocol)
2> 函数功能:
函数socket()用于创建一个套接字描述符。
3> 形参:
? domain:用于指定创建套接字所使用的协议族,在头文件
<linux/socket.h>中定义。
常见的协议族如下:
AF_UNIX:创建只在本机内进行通信的套接字。
AF_INET:使用IPv4 TCP/IP协议
AF_INET6:使用IPv6 TCP/IP协议
说明:
AF_UNIX只能用于单一的UNIX系统进程间通信,而AF_INET是针对Interne的,因而可以允许在远程主机之间通信。一般把它赋为AF_INET。
? type:指明套接的类型,对应的参数如下
SOCK_STREAM:创建TCP流套接字
SOCK_DGRAM:创建UDP数据报套接字
SOCK_RAW:创建原始套接字
? protocol:
参数protocol通常设置为0,表示通过参数domain指定的协议族和参数type指定的套接字类型来确定使用的协议。当为原始套接字时,系统无法唯一的确定协议,此时就需要使用使用该参数指定所使用的协议。
4> 返回值:执行成功后返回一个新创建的套接字;若有错误发生则返回一个-1,错误代码存入errno中。
5> 举例:调用socket函数创建一个UDP套接字
int sock_fd;
sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sock_fd < 0){
perror(“socket”);
exit(1);
}
2. bind
1> 函数原型:
int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr,socklen_taddrlen)
2> 函数功能
函数bind()的作用是将一个套接字文件描述符与一个本地地址绑定在一起。
3> 形参:
? sockfd:sockfd是调用socket函数返回的文件描述符;
? addrlen是sockaddr结构的长度。
? my_addr: 是一个指向sockaddr结构的指针,它保存着本地套接字的地址(即端口和IP地址)信息。不过由于系统兼容性的问题,一般不使用这个结构,而使用另外一个结构(struct sockaddr_in)来代替
4> 套接字地址结构:
(1)structsockaddr:
结构struct sockaddr定义了一种通用的套接字地址,它在
Linux/socket.h 中定义。
struct sockaddr{
unsigned short sa_family;/*地址类型,AF_XXX*/
char sa_data[14];/*14字节的协议地址*/
}
a. sin_family:表示地址类型,对于使用TCP/IP协议进行的网络编程,该值只能是AF_INET.
b. sa_data:存储具体的协议地址。
(2)sockaddr_in
每种协议族都有自己的协议地址格式,TCP/IP协议组的地址格式为结构体struct sockaddr_in,它在netinet/in.h头文件中定义。
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;/*地址类型*/
unsigned short sin_port;/*端口号*/
struct in_addr sin_addr;/*IP地址*/
unsigned char sin_zero[8];/*填充字节,一般赋值为0*/
}
a. sin_family:表示地址类型,对于使用TCP/IP协议进行的网络编程,该值只能是AF_INET.
b. sin_port:是端口号
c. sin_addr:用来存储32位的IP地址。
d. 数组sin_zero为填充字段,一般赋值为0.
e. structin_addr的定义如下:
struct in_addr{
unsignedlong s_addr;
}
结构体sockaddr的长度为16字节,结构体sockaddr_in的长度为16字节。可以将参数my_addr的sin_addr设置为INADDR_ANY而不是某个确定的IP地址就可以绑定到任何网络接口。对于只有一IP地址的计算机,INADDR_ANY对应的就是它的IP地址;对于多宿主主机(拥有多个网卡),INADDR_ANY表示本服务器程序将处理来自所有网络接口上相应端口的连接请求
5> 返回值:
函数成功后返回0,当有错误发生时则返回-1,错误代码存入errno中。
6>举例:调用socket函数创建一个UDP套接字
struct sockaddr_in addr_serv,addr_client;/*本地的地址信息*/
memset(&serv_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
addr_serv.sin_family = AF_INET;/*协议族*/
addr_serv.sin_port = htons(SERV_PORT);/*本地端口号*/
addr_serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*任意本地地址*/
/*套接字绑定*/
if(bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&addr_serv),sizeof(structsockaddr_in)) <0)
{
perror(“bind”);
exit(1);
}
3.close
1>函数原型:
int close(intfd);
2>函数功能:
函数close用来关闭一个套接字描述符。
3>函数形参:
? 参数fd为一个套接字描述符。
4>返回值:
执行成功返回0,出错则返回-1.错误代码存入errno中。
说明:
以上三个函数中,前两个要包含头文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
后一个包含:
#include<unistd.h>
4.sendto
1>函数原型:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
ssize_t sendo(ints,const void *msg,size_t len,int flags,const struct sockaddr *to,socklen_ttolen);
2>函数功能:
向目标主机发送消息
3>函数形参:
? s:套接字描述符。
? *msg:发送缓冲区
? len:待发送数据的长度
? flags:控制选项,一般设置为0或取下面的值
(1)MSG_OOB:在指定的套接字上发送带外数据(out-of-band data),该类型的套接字必须支持带外数据(eg:SOCK_STREAM).
(2)MSG_DONTROUTE:通过最直接的路径发送数据,而忽略下层协议的路由设置。
? to:用于指定目的地址
? tolen:目的地址的长度。
4>函数返回值:
执行成功后返回实际发送数据的字节数,出错返回-1,错误代码存入errno中。
5>函数举例:
char send_buf[BUFFERSIZE];
struct sockaddr_in addr_client;
memset(&addr_client,0,sizeof(struct sockaddr_in));
addr_client.sin_family = AF_INET;
addr_client.sin_port = htons(DEST_PORT);
if(inet_aton(“172.17.242.131”,&addr_client.sin_addr)<0){
perror(“inet_aton”);
exit(1);
}
if(sendto(sock_fd,send_buf,len,0,(strut sockaddr*)&addr_client,sizeof(struct sockaddr_in)) <0){
perror(“sendto”);
exit(1);
}
5.recvfrom
1>函数原型:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
ssize_t recvfrom(int s,void *buf,size_t len,intflags,struct sockaddr *from,socklen_t *fromlen);
2>函数功能:接收数据
3>函数形参:
? int s:套接字描述符
? buf:指向接收缓冲区,接收到的数据将放在这个指针所指向的内存空间。
? len:指定了缓冲区的大小。
? flags:控制选项,一般设置为0或取以下值
(1)MSG_OOB:请求接收带外数据
(2)MSG_PEEK:只查看数据而不读出
(3)MSG_WAITALL:只在接收缓冲区时才返回。
? *from:保存了接收数据报的源地址。
? *fromlen:参数fromlen在调用recvfrom前为参数from的长度,调用recvfrom后将保存from的实际大小。
4>函数返回值:
执行成功后返回实际接收到数据的字节数,出错时则返回-1,错误代码存入errno中。
5>函数实例:
char recv_buf[BUFFERSIZE];
struct sockaddr_in addr_client;
int src_len;
src_len = sizeof(struct sockaddr_in);
int src_len;
src_len = sizeof(struct sockaddr_in);
if(recvfrom(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(structsockaddr *)&src_addr,&src_len)<0){
perror(“again_recvfrom”);
exit(1);
}
三.UDP编程实例
客户端向服务器发送字符串Hello tiger,服务器接收到数据后将接收到字符串发送回客户端。
1.服务器端程序 1 #include<stdio.h> 2 #include<sys/types.h> 3 #include<sys/socket.h> 4 #include<netinet/in.h> 5 #include<unistd.h> 6 #include<errno.h> 7 #include<string.h> 8 #include<stdlib.h> 9 10 #define SERV_PORT 3000 11 12 int main() 13 { 14 int sock_fd; //套接子描述符号 15 int recv_num; 16 int send_num; 17 int client_len; 18 char recv_buf[20]; 19 struct sockaddr_in addr_serv; 20 struct sockaddr_in addr_client;//服务器和客户端地址 21 sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); 22 if(sock_fd < 0){ 23 perror("socket"); 24 exit(1); 25 } else{ 26 27 printf("sock sucessful\n"); 28 } 29 //初始化服务器断地址 30 memset(&addr_serv,0,sizeof(struct sockaddr_in)); 31 addr_serv.sin_family = AF_INET;//协议族 32 addr_serv.sin_port = htons(SERV_PORT); 33 addr_serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//任意本地址 34 35 client_len = sizeof(struct sockaddr_in); 36 /*绑定套接子*/ 37 if(bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&addr_serv,sizeof(struct sockaddr_in))<0 ){ 38 perror("bind"); 39 exit(1); 40 } else{ 41 42 printf("bind sucess\n"); 43 } 44 while(1){ 45 printf("begin recv:\n"); 46 recv_num = recvfrom(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(struct sockaddr *)&addr_client,&client_len); 47 if(recv_num < 0){ 48 printf("bad\n"); 49 perror("again recvfrom"); 50 exit(1); 51 } else{ 52 recv_buf[recv_num]='\0'; 53 printf("recv sucess:%s\n",recv_buf); 54 } 55 printf("begin send:\n"); 56 send_num = sendto(sock_fd,recv_buf,recv_num,0,(struct sockaddr *)&addr_client,client_len); 57 if(send_num < 0){ 58 perror("sendto"); 59 exit(1); 60 } else{ 61 printf("send sucessful\n"); 62 } 63 } 64 close(sock_fd); 65 return 0; 66 } 2.客户端程序 1 #include<stdio.h> 2 #include<string.h> 3 #include<errno.h> 4 #include<stdlib.h> 5 #include<unistd.h> 6 7 #include<sys/types.h> 8 #include<sys/socket.h> 9 #include<netinet/in.h> 10 11 #define DEST_PORT 3000 12 #define DSET_IP_ADDRESS "192.168.1.103" 13 14 int main() 15 { 16 int sock_fd;/*套接字文件描述符*/ 17 int send_num; 18 int recv_num; 19 int dest_len; 20 char send_buf[20]={"hello tiger"}; 21 char recv_buf[20]; 22 struct sockaddr_in addr_serv;/*服务端地址,客户端地址*/ 23 24 sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//创建套接子 25 //初始化服务器端地址 26 memset(&addr_serv,0,sizeof(addr_serv)); 27 addr_serv.sin_family = AF_INET; 28 addr_serv.sin_addr.s_addr = inet_addr(DSET_IP_ADDRESS); 29 addr_serv.sin_port = htons(DEST_PORT); 30 31 dest_len = sizeof(struct sockaddr_in); 32 printf("begin send:\n"); 33 send_num = sendto(sock_fd,send_buf,sizeof(send_buf),0,(struct sockaddr *)&addr_serv,dest_len); 34 if(send_num < 0){ 35 perror("sendto"); 36 exit(1); 37 } else{ 38 39 printf("send sucessful:%s\n",send_buf); 40 } 41 recv_num = recvfrom(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(struct sockaddr *)&addr_serv,&dest_len); 42 if(recv_num <0 ){ 43 44 perror("recv_from"); 45 exit(1); 46 } else{ 47 printf("recv sucessful\n"); 48 } 49 recv_buf[recv_num]='\0'; 50 printf("the receive:%s\n",recv_buf); 51 close(sock_fd); 52 return 0; 53 54 55 56 }
本篇文章来源于 Linux公社网站(www.linuxidc.com)
原文链接 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-09/43604p2.htm
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