udp-->socket通信原理

UDP数据通讯原理
     UDP数据通讯分服务端(软件)和客户端端:
     服务端(软件)(服务器)先运行，服务端，不需要事先知道客户端IP和port
     客户端(软件)(客户端机器)后运行，一定是客户端先给服务端发包，客户端一定先知道服务端的IP和port
     
 UDP通信实现
     1. 头文件
        #include <sys/types.h>     
        #include <sys/socket.h>
       
     2. 数据结构
        // Internet协议地址结构
        struct sockaddr{
            // 地址的通信领域
            unsigned short int sa_family;  
            
            // ip(4B) 和 port(2B) 
            char sa_data[14];
        };
        
        // 通用数据结构
        struct sockaddr_in {
            unsigned short int sin_family;
            unsigned short int sin_port;     // port
            struct in_addr sin_addr;         // ip地址
        
            // 填充0 (8B)
            unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -
                       (sizeof (unsigned short int)) -
                       sizeof (unsigned short int) -
                       sizeof (struct in_addr)];
        };

3. 函数

服务端流程
        (1) 创建套接字(创建并且打开套接字)
            /*
             * @param[in] domain 通信领域
             * @li AF_UNIX, AF_LOCAL       unix域套接字通信(本机进程间)
             * @li AF_INET                 IPv4协议通信
             * @li AF_INET6                IPv6协议通信
             * @param[in] type 套接字类型
             * @li SOCK_STREAM 流式套接字
             * @li SOCK_DGRAM 报文套接字
             * @li SOCK_RAW  网络层的协议访问
             * @param[in] protocol 协议标识
             * @li 0 使用默认协议
             *                      
             * @return 文件描述符
             * @li -1 创建失败(错误码见errno)
             */
            int socket(int domain, int type, int protocol);
            
        (2) 绑定ip地址和port(到socket(一定一个进程创建))
            /*
             * @param[in] sockfd socket
             * @param[in] addr 绑定地址(ip地址和port)
             * @param[in] addrlen addr的字节数                      
             * @return @li 0 绑定成功
             * @li -1 创建失败(错误码见errno)
             */
            int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
            
        (3) 接收数据包
            /*
             * @param[in] sockfd socket
             * @param[out] buf  接收数据包的buf
             * @param[in] len buf的字节数 
             * @param[in] flags 0
             * @param[out] src_addr 源地址(IP和Port)
             * @NULL 不接收源地址，此时addrlen也必须为NULL   
             * @param[in | out] addrlen(输入) src_addr缓冲区字节数
             *                      addrlen(输出)  实际地址大小             
             * @return @li >= 0 实际接收的字节数
             * @li -1 创建失败(错误码见errno)
             */
            ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
            
        (4) 发送数据包
            /*
             * @param[in] sockfd socket
             * @param[out] buf  发送数据包的buf
             * @param[in] len 发送数据的字节数 
             * @param[in] flags 0
             * @param[out] dest_addr 目标地址(IP和Port)
             * @param[in] addrlen dest_addr字节数            
             * @return @li >= 0 实际发送的字节数
             * @li -1 发送失败(错误码见errno)
             */
            ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
            
        (5) 关闭socket
            int close(int sockfd);
        
        客户端流程
        (1) 创建套接字(创建并且打开套接字)
        (2) 发送数据包
        (3) 接收数据包
        (4) 关闭socket
        /*
 * 实现目标:
 * udp客户端
 *
 * 实现步骤:
 * 1. socket
 * 2. 获取用户输入
 * 3. sendto用户输入的内容
 * 4. recvfrom服务器发送过来的内容，并显示
 * 5. close
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <strings.h>

// net
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

// ./client 192.168.0.249 8888
int main(int argc, const char *argv[])
{
int ret = 0;
int sockfd;
char packet[1024];
struct sockaddr_in server_addr;
struct sockaddr_in peer_addr;
socklen_t addrlen = sizeof(peer_addr);

if (argc < 3){
fprintf(stderr, "Usage: %s <server ip> <server port>\n", argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}

// 1. socket
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == sockfd){
perror("Fail to socket.");
exit(EXIT_FAILURE);
}

// 填充地址结构
bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

while (1){
// 2. 获取用户输入
putchar('>');
fgets(packet, sizeof(packet), stdin);
packet[strlen(packet) - 1] = '\0';

// 3. sendto用户输入的内容
ret = sendto(sockfd, packet, strlen(packet), 0, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
if (-1 == ret){
perror("Fail to sendto");
break;
}

// 4. recvfrom服务器发送过来的内容，并显示
ret = recvfrom(sockfd, packet, sizeof(packet), 0, (struct sockaddr *)&peer_addr, &addrlen);
if (-1 == ret){
perror("Fail to recvfrom.");
break;
}
packet[ret] = '\0';

printf("recv : %s\n", packet);
if (strcmp(packet, "bye") == 0) break;
}

// 5. close
close(sockfd);

return 0;
}

/*
 * 实现目标:
 * udp服务端
 *
 * 实现步骤:
 * 1. socket
 * 2. bind
 * 3. recvfrom客户发送的内容
 * 4. sendto相同的内容客户端
 * 5. close
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

// bzero
#include <strings.h>

// net
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

// ./server 192.168.0.249 8888
int main(int argc, const char *argv[])
{
int ret = 0;
int sockfd;
struct sockaddr_in server_addr;
struct sockaddr_in peer_addr;
socklen_t addr_len = sizeof(peer_addr);
char packet[1024];

if (argc < 3){
fprintf(stderr, "Usage: %s <ip> <port>\n", argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}

// 1. socket
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == sockfd){
perror("Fail to socket.");
exit(EXIT_FAILURE);
}

// 2. bind
bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr));
if (-1 == ret){
perror("Fail to bind.");
exit(EXIT_FAILURE);
}

while (1) {
// 3. recvfrom客户发送的内容
ret = recvfrom(sockfd, packet, sizeof(packet), 0, (struct sockaddr *)&peer_addr, &addr_len);
if (-1 == ret){
perror("Fail to recvfrom.");
break;
}
packet[ret] = '\0';

printf("----------------------------------------\n");
printf("ip   : %s\n", inet_ntoa(peer_addr.sin_addr));
printf("port : %d\n", ntohs(peer_addr.sin_port));
printf("recv : %s\n", packet);
printf("----------------------------------------\n");

// 4. sendto相同的内容客户端
ret = sendto(sockfd, packet, ret, 0, (struct sockaddr *)&peer_addr, sizeof(struct sockaddr));
if (-1 == ret){
perror("Fail to sendto.");
break;
}

if (strcmp(packet, "bye") == 0) break;
}

// 5. close
close(sockfd);

return 0;
}