基于UDP的C/S模型代码实现

UDP服务器

传输层主要应用的协议模型有两种，一种是TCP协议，另外一种则是UDP协议。TCP协议在网络通信中占主导地位，绝大多数的网络通信借助TCP协议完成数据传输。但UDP也是网络通信中不可或缺的重要通信手段。

相较于TCP而言，UDP通信的形式更像是发短信。不需要在数据传输之前建立、维护连接。只专心获取数据就好。省去了三次握手的过程，通信速度可以大大提高，但与之伴随的通信的稳定性和正确率便得不到保证。因此，我们称UDP为“无连接的不可靠报文传递”。

那么与我们熟知的TCP相比，UDP有哪些优点和不足呢？由于无需创建连接，所以UDP开销较小，数据传输速度快，实时性较强。多用于对实时性要求较高的通信场合，如视频会议、电话会议等。但随之也伴随着数据传输不可靠，传输数据的正确率、传输顺序和流量都得不到控制和保证。所以，通常情况下，使用UDP协议进行数据传输，为保证数据的正确性，我们需要在应用层添加辅助校验协议来弥补UDP的不足，以达到数据可靠传输的目的。

与TCP类似的，UDP也有可能出现缓冲区被填满后，再接收数据时丢包的现象。由于它没有TCP滑动窗口的机制，通常采用如下两种方法解决：

1)服务器应用层设计流量控制，控制发送数据速度。

2)借助setsockopt函数改变接收缓冲区大小。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不需要维护连接，程序逻辑简单了很多，但是UDP协议是不可靠的，保证通讯可靠性的机制需要在应用层实现。

编译运行server，在两个终端里各开一个client与server交互，看看server是否具有并发服务的能力。用Ctrl+C关闭server，然后再运行server，看此时client还能否和server联系上。和TCP程序的运行结果相比较，体会无连接的含义。

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(组播)

组播组可以是永久的也可以是临时的。组播组地址中，有一部分由官方分配的，称为永久组播组。永久组播组保持不变的是它的ip地址，组中的成员构成可以发生变化。永久组播组中成员的数量都可以是任意的，甚至可以为零。那些没有保留下来供永久组播组使用的ip组播地址，可以被临时组播组利用。

224.0.0.0～224.0.0.255 为预留的组播地址（永久组地址），地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由协议使用；

224.0.1.0～224.0.1.255 是公用组播地址，可以用于Internet；欲使用需申请。

224.0.2.0～238.255.255.255 为用户可用的组播地址（临时组地址），全网范围内有效；

239.0.0.0～239.255.255.255 为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效。

可使用ip ad命令查看网卡编号，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 命令可以根据网卡名，获取网卡序号。

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;
??/* 构造用于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));
??/*设置组地址*/? 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 --> 编号 命令：ip ad */? group.imr_ifindex = if_nametoindex("eth0");? setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &group,?sizeof(group));
??/*构造 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];
??/* 定义组播结构体 */??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));
??/*设置组地址*/? 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 --> 编号 命令：ip ad */? group.imr_ifindex = if_nametoindex("eth0");??/*设置client 加入多播组 */? 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;}