网络编程书籍讲义第九讲

口号记录下来，在以后的通信中就可以使用面向连接的数据发送
send()和数据接收revc()函数。
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9.1 UDP网络程序设计模型
• 9.1.2
程序框架
•
无连接的数据报传输过程中，做为服务器的一方必须要先启动，
否则客户请求传不到服务进程。
• 由于无连接的客户端一般不调用connect()，因此在数据发送之前， 客户与服务器之间尚未建立一个全相关（五元组），但各自通过 socket()和bind()调用建立了半相关。发送数据时，发送方除指定本 地套接口的地址外，还需指定接收方套接口的地址，从而在数据收发 过程中动态地建立了全相关。
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9.2 UDP实例程序1
• 实例程序说明 • 本实例程序使用的编程环境为Visual C++6.0，使用的是控制台程序
“Win32 Console Application”。通信协议使用无连接的UDP协议（ SOCK_DGRAM）。服务器端IP地址由系统指定，端口号在程序中指 定为5050，用符号常量定义。 • 编该实例中我们编写一个基于数据报的客户机/服务器交互程序，在程 序启动后，服务器向客户端发送“Hello!I am a server.”信息，客户端 向服务器发送“Hello!I am a client.”信息，双方各自在接收到对方发 送的信息后将其显示出来。 • 图9-2是服务器端程序执行后的结果。服务器程序在启动后等待客户机 的请求，如果有客户机请求后，它将向客户机发送信息“Hello!I am a server.”，并收到由客户机发送的信息“Hello!I am a client.”。
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9.2 UDP实例程序1
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9.3 UDP实例程序2
• 9.3.1 程序要求 • 在本节中，我们实现一个名叫Echo的协议（有些资料中叫回声协
议）。Echo协议是一个非常简单的协议，它主要用于网络可达性 的检测中。Echo协议的功能也十分简单，服务器在端口7检测接收 到的信息，如果收到信息，则原封不动的重发回客户端。Echo协 议工作时可以基于TCP协议，也可以基于UDP协议。本节我们实现 基于UDP协议的Echo协议。
•
public DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress
address, int port)
•
public DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length,
InetAddress address, int port)
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9.1 UDP网络程序设计模型
• 9.1.2
程序框架
• 无连接的客户与服务器之间的交互通信模型可以图9-1表示。
WSAStartup()
WSAStartup()
socket()
socket()
bind() recvfrom()
sendto()
数据交换服务 数据交换服务
bind() recvfrom()
• 数据报是网络层数据单元在介质上传输信息的一种逻辑分组格式，它 是一种在网络中传播的、独立的、自身包含地址和端口号信息的消息， 它能否到达目的地、到达的时间、到达时内容是否会变化不能准确地 知道。
• 无连接的数据报（SOCK_DGRAM）传输服务在传输层使用UDP协议， 与面向连接的通信过程不同，它的最大特点是不需要在客户和服务器 之间先建立连接。通信的任何一方可以先发送数据，这样首先发送数 据的一方就成了客户端，而接收数据的一方就是服务器端。在数据传 输完成后，只要关闭套接口释放网络资源，通信过程就结束了。
• 在UDP报文中，数据报长度用2个字节的无符号整数表示，所以理论 上UDP报文的最大长度为65536字节(包含UDP头部以及IP头部)。但 是实际上，大多数系统限制了数据报的长度为8192字节。在具体的网 络环境中，这个限制值可能更小。
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9.3 UDP实例程序2
• 9.3.2
服务器程序
• 创建发送数据报的构造方法是：
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9.3 UDP实例程序2
• 9.3.2
服务器程序
• 2. 创建UDP数据报的DatagramPacket类
• பைடு நூலகம்中的DategramPacket类用来创建UDP数据报，创建接收 数据报的构造方法是：
•
public DatagramPacket(byte[] buf, int length)
•
第四步：使用sendto()或WSASendTo()函数发送数据，也可使用
recvfrom()或WSARecvFrom()函数接收数据。
•
第五步：使用closesocket()函数关闭套接口。
•
第六步：最后调用WSACleanup()函数，结束Windows Sockets
API的使用。
• 至此，一次无连接的数据报传输过程结束。
sendto()
closesocket()
closesocket()
WSACleanup()
WSACleanup() 图9-1 无连接的客户机/服务器程序工作流程
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9.1 UDP网络程序设计模型
• 9.1.2
程序框架
• 图9-1所示的通信模型也明确的表示出了无连接的客户机/服务器程序 框架，图中在进行数据交换时，双方均可以发送数据和接收数据。
• 9.3.2
服务器程序
• 需要注意的是调用receive()方法，它将阻塞当前Java线程，直到其 能收到数据报才返回。我们可以调用方法setSoTimeout(int timeout)设置阻塞时间，时间的单位为毫秒。当等待时间到达阻塞 时间时，receive()方法就返回并抛出SocketTimeoutException异 常。当调用close()关闭数据报套接口时，被阻塞的receive()调用也 会因IOException异常而返回。
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9.3 UDP实例程序2
• 9.3.2
服务器程序
• DatagramSocket类常用的构造方法有：
•
public DatagramSocket() throws SocketException
•
public DatagramSocket(int port) throws SocketException
•
public void receive(DatagramPacket p) throws
IOException：从当前数据报套接口接收一个数据报。接收到的数
据报中包含发送方的主机IP地址、端口号等信息。
•
public void close()：关闭数据报套接口，释放其占有的系统
资源。
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9.3 UDP实例程序2
网络编程书籍讲义第九讲
9.1 UDP网络程序设计模型
• 9.1.1
UDP程序工作流程
• 根据前面介绍的知识我们知道，TCP协议是基于数据流形式进行数据 传输的，而UDP协议是基于数据报模式进行数据传输的。它的通信双 方是不需要建立连接的，对于一些速度要求较高可靠性要求不高的网 络应用程序来说，数据报通信是一个非常好的选择 。
•
public DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length)
• 其中，参数buf表示保存传入数据报的缓冲区，length表示希望接收到 的数据报的最大长度，第二个构造方法中的offset参数，指定了缓冲 区的偏移量，表示数据从buf[offset]开始存储。
•
public DatagramSocket(int port, InetAddress laddr) throws
SocketException
• 其中，构造方法中的port参数用于指定DatagramSocket绑定的端 口，如果不指定port，系统自动为数据报套接口选择一个可用端口 。以上带有两个参数的第3个构造方法创建一个数据报套接口，并将 其绑定到指定的本地地址，这主要用于多IP地址的主机中。在上面 的构造方法中，如果不能创建套接口或套接口无法绑定到指定的端 口，则抛出SocketException异常。
• int port = 3737;
• byte[] data = "This is a test".getBytes();
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9.3 UDP实例程序2
• 9.3.2
服务器程序
• DatagramSocket类中定义的几个常用方法是：
•
public void send(DatagramPacket p) throws IOException
：从当前数据报套接口发送一个数据报。发送数据报应包含将要发
送的数据、数据长度、目标主机IP地址和目标主机端口号等信息。
• 在具体编写无连接的客户机/服务器程序时，应该注意以下几个问题：
•
通信的一方可以不用bind()绑定IP地址和端口，而由系统自动分
配，但要注意不绑定IP地址和端口的一方必须首先向绑定地址的一方
发送数据。
•
无连接应用程序也可以调用connect()函数，但是它并不向对方发
出建立连接的请求，内核只是将connect()中指定的目标端IP地址和端
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9.2 UDP实例程序1
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9.2 UDP实例程序1
• 从图9-2中可以看出，服务器收到了两个客户的请求。 • 图9-3是客户端程序执行后的窗口。客户端程序执行时，从键盘输入服
务器的IP地址（即在命令行中输入），客户端口号由系统指定，服务 器端口号指定为5050。第一次执行时没有输入服务器的IP地址，则显 示命令用法后返回。第二次执行时输入正确的命令行格式，则显示数 据成功发送的提示信息，然后显示从服务器收到的信息。服务器则显 示从客户收到的信息“Hello! I am a client.”，然后显示客户的IP地址 和端口号，最后显示数据成功发送的提示信息。第三次执行时也输入 了正确的命令行格式，但注意服务器所显示的端口号与前一次执行时 不同（如图9-2所示），因为客户机的端口号由系统自动分配。
图9-5 Echo客户端程序运行结果 15
9.3 UDP实例程序2
• 9.3.2
服务器程序
• 在设计服务器端程序之前，我们先来讨论一下在Java语言中与数据报 程序设计有关的知识。数据报按用途我们可以将其分为两种：一种用 来发送数据，该数据报要给出目的地址和端口号；另一种数据报用来 从网络中接收数据。不管是发送或者接收UDP数据报，首先需要创建 数据报套接口。
• 1. 创建数据报套接口的DatagramSocket类
• 在Java语言里，数据报套接口由类.DatagramSocket实现。
• 在TCP程序设计中，我们使用Socket创建一个客户端套接口，使用 ServerSocket创建一个服务器套接口；但在Java的UDP程序设计中 ，DatagramSocket创建的套接口既可用于UDP客户端程序也可用于 UDP服务器程序。
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9.1 UDP网络程序设计模型
• 9.1.1
UDP程序工作流程
•
第三步：使用bind()函数将创建的套接口与本地地址绑定。它确
定了相关五元组中的本地IP地址和端口号。
• 常用格式：bind(s,(const struct sockaddr*)&localaddr,sizeof(sockaddr))；
• 其中，缓冲区buf为发送数据存储区。address和port指定目标主机的 IP地址和端口号。
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9.3 UDP实例程序2
• 9.3.2
服务器程序
• 例如，下面的程序段创建了一个名为outgoing的发送数据报：
• try {
• InetAddress server = InetAddress.getByName("192.168.34.12");
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9.3 UDP实例程序2
服务器端程序运行的窗口如图9-4所示，图中有3个客户端进行了请求。
图9-4 Echo服务器运行结果 14
9.3 UDP实例程序2
Echo客户端程序运行结果如图9-5所示，图中客户端程序运行了3次。从图9-5中可以看出，客户端 计算机输入的内容被Echo服务器原封不动的返回。
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9.3 UDP实例程序2
• 9.3.2
服务器程序
• 下面的语句创建了一个接收缓冲区长度为8912个字节的UDP数据报：
• byte[ ] buffer = new byte[8912];
• DatagramPacket datap = new DatagramPacket(buffer ,buffer.length( ));