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UDP通信实现

秃头王

发布于：2022年7月4日
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UDP通信

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#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h>
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
    -	参数：
        - sockfd : 通信的fd
        - buf : 要发送的数据
        - len : 发送数据的长度
        - flags : 0 (一般不用)
        - dest_addr : 通信的另外一端的地址信息
        - addrlen : 地址的内存大小

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
    - 参数：
        - sockfd : 通信的fd
        - buf : 接收数据的数组
        - len : 数组的大小
        - flags : 0
        - src_addr : 用来保存另外一端的地址信息，不需要可以指定为NULL
        - addrlen : 地址的内存大小
	- 返回值:
		成功: 返回字节的个数
		失败: 返回 -1

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	> File Name: udp_server.c
	> Author: 秃头王
	> Mail: 1658339000@qq.com
	> Created Time: 2022年07月04日 星期一 16时01分46秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {

	// 1.创建一个通信的socket

	int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
	if(fd == -1) {
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

	// 2.绑定
	struct sockaddr_in addr;
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons(5200);
	addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

	int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
	if(ret == -1) {
		perror("bind");
		exit(-1);
	}

	// 3.通信
	while(1) {

		char recvbuf[123];
		struct sockaddr_in cliaddr;
		socklen_t len = sizeof(cliaddr);

		// 接受数据
		int num = recvfrom(fd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
		if(num == -1) {
			perror("recvfrom");
			exit(-1);
		}

		char cliIP[16];
		int cliprot;
		inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr.s_addr, cliIP, sizeof(cliIP));
		cliprot = ntohs(cliaddr.sin_port);
		printf("client IP %s : , Prot : %d \n", cliIP, cliprot);

		printf("client say : %s\n ", recvbuf);

		// 发送数据
		sendto(fd, recvbuf, strlen(recvbuf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));


	}

	close(fd);

	return 0;
}

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	> File Name: udp_client.c
	> Author: 秃头王
	> Mail: 1658339000@qq.com
	> Created Time: 2022年07月04日 星期一 16时02分50秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {

	// 1.创建一个通信的socket

	int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
	if(fd == -1) {
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

	// 服务器端的地址信息
	struct sockaddr_in saddr;
	saddr.sin_family = AF_INET;
	saddr.sin_port = htons(5200);
	inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &saddr.sin_addr.s_addr);

	// 3.通信
	int num = 0;
	while(1) {

		char sendBuf[123];
		struct sockaddr_in cliaddr;
		socklen_t len = sizeof(cliaddr);

		// 发送数据

		sprintf(sendBuf, "hello , i am client %d \n", num++);
        sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));

		// 接收数据
		int num = recvfrom(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
		if(num == -1) {
			perror("recvfrom");
			exit(-1);
		}

		printf("server say : %s\n", sendBuf);

		sleep(1);

	}

	close(fd);

    return 0;
}

1.2广播

向子网中多台计算机发送消息，并且子网中所有的计算机都可以接收到发送方发送的消息，每个广 播消息都包含一个特殊的IP地址，这个IP中子网内主机标志部分的二进制全部为1。

​ a. 只能在局域网中使用。

​ b. 客户端需要绑定服务器广播使用的端口，才可以接收到广播消息。

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// 设置广播属性的函数
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);
	- sockfd : 文件描述符
	- level : SOL_SOCKET
	- optname : SO_BROADCAST
	- optval: int类型的值, 为1表示允许广播, 0表示不允许
	- optlen: optval 的大小

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	> File Name: bro_server.c
	> Author: 秃头王
	> Mail: 1658339000@qq.com
	> Created Time: 2022年07月04日 星期一 22时02分02秒
 ************************************************************************/


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>    
#include <arpa/inet.h>

int main() {

	// 1.创建一个通信的socket

	int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
	if(fd == -1) {
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

	// 2.设置广播属性
	int op = 1;
	setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &op, sizeof(op));

	// 3.创建一个广播的地址
	struct sockaddr_in cliaddr;
	cliaddr.sin_family = AF_INET;
	cliaddr.sin_port = htons(5200);
	inet_pton(AF_INET, "192.168.148.255", &cliaddr.sin_addr.s_addr);
	// 设值地址就不是 INADDR_ANY

	int num = 0;
	// 3.通信
	while(1) {

		char sendbuf[123];

		sprintf(sendbuf, "hello, clien... ... %d\n", num++);

		// 发送数据
		sendto(fd, sendbuf, strlen(sendbuf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
		printf("广播的数据: %s\n", sendbuf);
		sleep(1);

	}

	close(fd);

	return 0;
}

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	> File Name: bro_client.c
	> Author: 秃头王
	> Mail: 1658339000@qq.com
	> Created Time: 2022年07月04日 星期一 22时02分28秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {

	// 1.创建一个通信的socket

	int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
	if(fd == -1) {
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

	// 客户端绑定本地的IP和端口
	struct sockaddr_in addr;
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons(5200);
	addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
	int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
	if(ret == -1) {
		perror("bind");
		exit(-1);
	}

	// 3.通信
	while(1) {

		char buf[123];
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
		// 接受数据
		int num = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
		if(num == -1) {
			perror("recvfrom");
			exit(-1);
		}
		printf("senbuf sat : %s \n", buf);

	}

	close(fd);

    return 0;
}

1.3 组播(多播)

单播地址标识单个 IP 接口，广播地址标识某个子网的所有 IP 接口，多播地址标识一组 IP 接口。 单播和广播是寻址方案的两个极端（要么单个要么全部），多播则意在两者之间提供一种折中方 案。多播数据报只应该由对它感兴趣的接口接收，也就是说由运行相应多播会话应用系统的主机上 的接口接收。另外，广播一般局限于局域网内使用，而多播则既可以用于局域网，也可以跨广域网 使用。

a.组播既可以用于局域网，也可以用于广域网

b.客户端需要加入多播组，才能接收到多播的数据

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组播地址

IP 多播通信必须依赖于 IP 多播地址，在 IPv4 中它的范围从 224.0.0.0 到 239.255.255.255 ， 并被划分为局部链接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址三类:

IP地址 说明
224.0.0.0~224.0.0.255 局部链接多播地址：是为路由协议和其它用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包
224.0.1.0~224.0.1.255 预留多播地址：公用组播地址，可用于Internet；使用前需要申请
224.0.2.0~238.255.255.255 预留多播地址：用户可用组播地址(临时组地址)，全网范围内有效
239.0.0.0~239.255.255.255 本地管理组播地址，可供组织内部使用，类似于私有 IP 地址，不能用于 Internet，可限制多播范围
  • 设置组播
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int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);
	// 服务器设置多播的信息，外出接口
	- level : IPPROTO_IP
	- optname : IP_MULTICAST_IF
	- optval : struct in_addr
	// 客户端加入到多播组：
    - level : IPPROTO_IP
    - optname : IP_ADD_MEMBERSHIP
    - optval : struct ip_mreq
        
struct ip_mreq {
    /* IP multicast address of group. */
    struct in_addr imr_multiaddr; // 组播的IP地址
    /* Local IP address of interface. */
    struct in_addr imr_interface; // 本地的IP地址
};

typedef uint32_t in_addr_t;

struct in_addr {
	 in_addr_t s_addr;
};


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	> File Name: multi_server.c
	> Author: 秃头王
	> Mail: 1658339000@qq.com
	> Created Time: 2022年07月04日 星期一 22时02分02秒
 ************************************************************************/
 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>    
#include <arpa/inet.h>

int main() {

	// 1.创建一个通信的socket

	int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
	if(fd == -1) {
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

	// 2.设置多播属性, 设置外出接口
	struct in_addr imr_multiaddr;
	// 初始化多播地址
	inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &imr_multiaddr.s_addr);
	setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &imr_multiaddr, sizeof(imr_multiaddr));

	// 3.初始化客户端的地址信息
	struct sockaddr_in cliaddr;
	cliaddr.sin_family = AF_INET;
	cliaddr.sin_port = htons(5200);
	inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &cliaddr.sin_addr.s_addr);
	// 设值地址就不是 INADDR_ANY

	int num = 0;
	// 3.通信
	while(1) {

		char sendbuf[123];

		sprintf(sendbuf, "hello, clien... ... %d\n", num++);

		// 发送数据
		sendto(fd, sendbuf, strlen(sendbuf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
		printf("多播的数据: %s\n", sendbuf);
		sleep(1);

	}

	close(fd);

	return 0;
}

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	> File Name: multi_client.c
	> Author: 秃头王
	> Mail: 1658339000@qq.com
	> Created Time: 2022年07月04日 星期一 22时02分28秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {

	// 1.创建一个通信的socket

	int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
	if(fd == -1) {
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

	// 客户端绑定本地的IP和端口
	struct sockaddr_in ad22dr;
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons(5200);
	addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
	int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
	if(ret == -1) {
		perror("bind");
		exit(-1);
	}

	// 加入到多播租
	 struct ip_mreq op;
	inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &op.imr_multiaddr.s_addr);
	op.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
	setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &op, sizeof(op));

	// 3.通信
	while(1) {

		char buf[123];
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
		// 接受数据
		int num = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
		if(num == -1) {
			perror("recvfrom");
			exit(-1);
		}
		printf("senbuf sat : %s \n", buf);

	}

	close(fd);

    return 0;
}

2. 本地套接字

本地套接字的作用：本地的进程间通信

​ 有关系的进程间的通信

​ 没有关系的进程间的通信

本地套接字实现流程和网络套接字类似，一般呢采用TCP的通信流程。

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// 本地套接字通信的流程 - tcp

// 服务器端

1. 创建监听的套接字
   int lfd = socket(AF_UNIX/AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);

2. 监听的套接字绑定本地的套接字文件 -> server端
   struct sockaddr_un addr;
   // 绑定成功之后，指定的sun_path中的套接字文件会自动生成。
   bind(lfd, addr, len);

3. 监听
	listen(lfd, 100);

4. 等待并接受连接请求
	struct sockaddr_un cliaddr;
	int cfd = accept(lfd, &cliaddr, len);

5. 通信
	接收数据: read/recv 
	发送数据: write/send

6. 关闭连接
	close();

// 客户端的流程

1. 创建通信的套接字
	int fd = socket(AF_UNIX/AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);

2. 监听的套接字绑定本地的IP 端口
	struct sockaddr_un addr;
	// 绑定成功之后，指定的sun_path中的套接字文件会自动生成。
	bind(lfd, addr, len);

3. 连接服务器
	struct sockaddr_un serveraddr;
	connect(fd, &serveraddr, sizeof(serveraddr));

4. 通信
	接收数据: read/recv 
	发送数据：write/send

5. 关闭连接
	close();
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// 头文件:	sys/un.h 
#define UNIX_PATH_MAX 108 struct sockaddr_un {
	sa_family_t sun_family; // 地址族协议 af_local
	char sun_path[UNIX_PATH_MAX];	// 套接字文件的路径, 这是一个伪文件, 大小永远 = 0
};

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	> File Name: ipc_server.c
	> Author: 秃头王
	> Mail: 1658339000@qq.com
	> Created Time: 2022年07月05日 星期二 15时46分39秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/un.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

int main() {
     // 删除
	unlink("server.sock");
    
	// 1. 创建监听套接字
	int lfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);
	if(lfd == -1) {
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

	// 2.绑定本地的套接字文件
	struct sockaddr_un addr;
	addr.sun_family = AF_LOCAL;
	strcpy(addr.sun_path, "server.sock");
	int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
	if(ret == -1) {
		perror("bind");
		exit(-1);
	}

	// 3.监听
	ret = listen(lfd, 100);
	if(ret == -1) {
		perror("listen");
		exit(-1);
	}

	// 4.等待客户端连接
	struct sockaddr_un cliaddr;
	socklen_t len = sizeof(cliaddr);
	int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &len);
	if(cfd == -1) {
		perror("accept");
		exit(-1);
	}

	printf("client socket filename: %s\n", cliaddr.sun_path);

	// 5.通信
	while(1) {
		char buf[128];
		memset(buf, 0 , sizeof(buf));
		int readLen = read(cfd, buf, sizeof(buf));
		if(readLen == -1) {
			perror("read");
			exit(-1);
		} else if(readLen == 0) {
			printf("client closed ... ...\n");
			break;
		} else if(readLen > 0) {
			printf("client say %s\n", buf);
			send(cfd, buf, len, 0);
		}

	}

	close(cfd);
	close(lfd);
	

    return 0;
}

ipc_client.c

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/*************************************************************************
	> File Name: ipc_client.c
	> Author: 秃头王
	> Mail: 1658339000@qq.com
	> Created Time: 2022年07月05日 星期二 15时46分58秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/un.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

int main() {

    // 删除
	unlink("client.sock");
    
	// 1. 创建套接字
	int cfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);
	if(cfd == -1) {
		perror("socket");
		exit(-1);
	}

	// 2.绑定本地的套接字文件
	struct sockaddr_un addr;
	addr.sun_family = AF_LOCAL;
	strcpy(addr.sun_path, "client.sock");

	int ret = bind(cfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
	if(ret == -1) {
		perror("bind");
		exit(-1);
	}


	// 4.连接服务器
	struct sockaddr_un saddr;
	saddr.sun_family = AF_LOCAL;
	strcpy(saddr.sun_path, "server.sock");
	ret = connect(cfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));
 
	if(ret == -1) {
		perror("connect");
		exit(-1);
	}
	
	// 5.通信
	int num = 0;
	while(1) {
		char buf[128];
		memset(buf, 0 , sizeof(buf));
		sprintf(buf, "hello, i am client %d \n", num++);

		send(cfd, buf, sizeof(buf), 0);
		// 打印自己说的话
		printf("client say : %s \n", buf);

		// 接受数据
		int readLen = recv(cfd, buf, sizeof(buf), 0);
		if(readLen == -1) {
			perror("read");
			exit(-1);
		} else if(readLen == 0) {
			printf("server closed ... ...\n");
			break;
		} else if(readLen > 0) {
			printf("server say %s\n", buf);
		}
		sleep(1);
	}

	close(cfd);
	
    return 0;
}

报错

image-20220705164250371

之前服务器运行也会报错

服务关闭端口还没有释放就会这样

本地就相当于绑定的这个文件

bind: Address already in use

解决办法：unlink(“文件名”) // 从系统中删除一个指定文件

博客内容遵循 署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际 (CC BY-NC-SA 4.0) 协议

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更新于：2022年8月5日

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