C++项目实战-UDP服务器

目录

TCP与UDP

C/S模型UDP 

广播

组播 

setsockopt作用

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TCP与UDP

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

        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

#include 
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UDP 

        由于UDP不需要维护连接，程序逻辑简单，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。

代码案例：
 

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
 
#define MAXLINE     80
#define SERV_PORT   8080
 
int main(void)
{
 
    int n,i;
    struct sockaddr_in servaddr,cliaddr;
    socklen_t cliaddr_len;
    int sockfd;
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    char buf[MAXLINE];
 
    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));
 
    while(1)
    {
 
        cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
        n = recvfrom(sockfd,buf,MAXLINE,0,(struct sockaddr *)&cliaddr,&cliaddr_len);
        if(n == -1)
        {
            perror("recvfrom error");
        }
        printf("连接来自 %s 在端口 %d\n",
                inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,str,sizeof(str)),ntohs(cliaddr.sin_port));
        
        for(i=0;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;
}

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
#define MAXLINE     80
#define SERV_PORT   8080
 
int main(void)
{
 
    int n;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    char buf[MAXLINE];
    int sockfd;
 
    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
 
    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);
 
    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;
}

广播

int setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&flag,sizeof(flag));  //修改sock属性

给sockfd开放广播权限

组播 

        组播可以是永久的也可以是临时的。组播地址中，有一部分由官方分配，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。永久组播组中成员可以是任意的，甚至可以为0。那些没有保留下来供永久组播使用的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(永久地址)，地址224.0.0.0保留不做分配，其它供路由协议使用

224.0.1.0 ~ 224.0.1.255  为公用组播地址，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  ip adress

使用命令启动/关闭网卡 sudo ifconfig etho up/down

使用 if_nametoindex 函数命令可以根据网卡名，获取网卡序号

#include

unsigned int if_nametoindex(const char *ifname);

代码案例：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
#define  SERVER_PORT  8080
#define  CLIENT_PORT  9000
#define  MAXLINE      1500
#define  GROUP        "239.0.0.2"   //本地组播地址
 
/*
struct ip_mreqn
{
    struct in_addr imr_multiaddr;	组播组的IP
    struct in_addr imr_address;		本地IP
    int	imr_ifindex;			    网卡编号
};
*/
 
int main(void)
{
 
    int sockfd,i;
    struct sockaddr_in  serveraddr,clientaddr;
    struct ip_mreqn     group;
    char   buf[MAXLINE]  = "itcast\n";
 
    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    
    bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
    serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    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
    group.imr_ifindex = if_nametoindex("eth0");
    setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&group,sizeof(group));
 
    //构造 client 地址和端口
    bzero(&clientaddr,sizeof(clientaddr));
    clientaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET,GROUP,&clientaddr.sin_addr.s_addr);
    clientaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);
 
    while(1)
    {
        sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr *)&clientaddr,sizeof(clientaddr));
        sleep(1);
    }
 
    close(sockfd);
 
    return 0;
}

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
#define SERVER_PORT     8080
#define MAXLINE         4096
#define CLIENT_PORT     9000
#define  GROUP        "239.0.0.2"   //本地组播地址
 
int main()
{
 
    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
    inet_pton(AF_INET,"0.0.0.0",&group.imr_address);
    //eth0
    group.imr_ifindex = if_nametoindex("eth0");
    setsockopt(confd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&group,sizeof(group));
 
    while(1)
    {
        len = recvfrom(confd,buf,sizeof(buf),0,NULL,0);
        write(STDERR_FILENO,buf,len);
    }
 
    close(confd);
 
    return 0;
}

setsockopt作用

1.端口复用

2.设置缓冲区大小

3.开放广播权限

4.开放组播权限