第10章 基于UDP协议的接收和.ppt

（1）建立一个套接字文件描述符s。 （2）填充地址结构addr_serv，协议为AF_INET，地 址为任意地址，端口为PORT_SERV（8888）。 （3）将套接字文件描述符s绑定到地址addr_serv。 （4）调用udpserv_echo()函数处理客户端数据。
10.3.2 UDP服务器端数据处理
第10章 基于UDP协议的接收和发送
UDP协议是User Datagram Protocol的简写，它是无 连接的，不可靠的网络协议。本章介绍如何使用UDP协议进 行程序设计，对UDP编程的基本框架进行介绍并给出程序设 计的例子。本章中使用比较大的篇幅对UDP协议的程序设计 中容易出现的问题进行的分析，并给出的解决的方法。主要 包含如下内容：
1．函数send()和sendto()介绍 2．使用函数sendto()的例子 3．应用层函数sendto()和内核函数的关系
10.2.3 发送数据sendto()/send()
客户端
sendto函 数的执行
过程
UDP层
客户端选出 指定服务器 临时端口 的绑定端口
IP层
客户端选出 指定服务器 IP地址 的IP地址
在使用多次connect()函数的时候，会改变原来套接字绑 定的目的地址和端口号，用新绑定的地址和端口号代替，原 有的绑定状态会失效。可以使用这种特定来断开原来的连接 。
10.2.2 接收数据recvfrom()/recv()
当客户端成功建立了一个套接字文件描述符并构建了合 适的struct sockaddr结构后，或者服务器端成功的将套接 字文件描述符和地址结构绑定后，可以使用recv()或者 recvfrom()来接收到达此套接字文件描述符上的数据或者在 这个套接字文件描述符上等待数据的到来。
路由器B
路由器C
10.4.1 UDP报文丢失数据
主机C sendto()
超时后重发数 据报文1
报文1的响应 数据报文1
路由器A
数据报文1 报文1的响应
路由器B
主机S recvfrom()
接收到 数据报文1
报文1的响应
数据报文1
数据报文1 报文1的响应
路由器C
10.4.2 UDP数据发送中的乱序
UDP协议数据收发过程中，会出现数据的乱序现象。 所谓乱序是发送数据的顺序和接收数据的顺序不一致，例如 发送数据的顺序为数据包A、数据包B、数据包C，而接收数 据包的顺序变成了数据包B、数据包A、数据包C。
10.2.1 建立套接字socket()和绑定套接字 bind()
UDP协议建立套接字的方式如TCP的方式一样，使用 socket()函数，只不过，协议的类型使用SOCK_DGRAM， 而不是参数SOCK_STREAM。例如下面是建立一个UDP套 接字文件描述符的代码：
int s; s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
1．UDP协议的服务器端流程 2．UDP协议的客户端流程 3．UDP协议服务器和客户端之间的交互
10.1.1 UDP编程框图
UDP客户端 socket()
UDP服务器端 socket()
sendto() recvfrom()
close()
客户端请求
bind() recvfrom()
处理请求 服务器应答
10.3.4 UDP客户端数据处理
函数udpclie_echo()的代码如下，其中处理过程同样 简单，向服务器端发送字符串“UDP TEST”，接收服务器 的响应，并将接收到的服务器数据打印出来。
#define BUFF_LEN 256 static void udpclie_echo(int s, struct sockaddr *to) { char buff[BUFF_LEN] = "UDP TEST"; struct sockaddr_in from; int len = sizeof(*to); sendto(s, buff, BUFF_LEN, 0, to, len); recvfrom(s, buff, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&from, &len); printf("recved:%s\n",buff); }
10.3.3 UDP客户端
UDP客户端向服务器端发送数据“UDP TEST”，然后 接收服务器端的恢复信息，并将服务器端的数据打印出来。 客户端的代码如下，其步骤为：
（1）建立一个套接字文件描述符s。 （2）填充地址结构addr_serv，协议为AF_INET，地 址为任意地址，端口为PORT_SERV（8888）。 （3）将套接字文件描述符s绑定到地址addr_serv。 （4）调用udpclie_echo()函数和服务器通信。
（6）关闭套接字，使用函数close()释放资源。
10.1.3 UDP客户端编程框架
在图10-1中，同样对UDP协议的客户端流程进行了描 述，按照图中所示，UDP协议的客户端流程分为套接字建立 、设置目的地址和端口、向服务器发送数据、从服务器接收 数据、关闭套接字等五个部分。与服务器端的框架相比，少 了bind()部分，客户端程序的端口和本地的地址可以由系统 进行使用时指定，在sendto()和recvfrom()的时候，网络协 议栈会临时指定本地的端口和地址：
1．UDP数据顺序收发的过程 2．UDP数据的乱序 3．UDP乱序的对策
10.4.2 UDP数据发送中的乱序
主机C sendto()
0123
0123
主机S recvfrom()
3 路由器A
2
1 路由器B
0 路由器C
10.4.3 UDP协议中的connect()函数
函数connect()在TCP协议中会发生三次握手，建立一个 持续的连接，一般不用于UDP。在UDP协议中使用函数 connect()的作用仅仅表示确定了另一方的地址，并没有其他 的含义。
建立套接字文件描述符，socket()； 设置服务器地址和端口，struct sockaddr； 向服务器发送数据，sendto()； 接收服务器的数据，recvfrom()； 关闭套接字，close()。
10.2 UDP协议程序设计常用函数
UDP协议常用的函数有recv()/recvfrom()、 send()/sendto()、socket()、bind()等等。当然这些函数同 样可以用于TCP协议的程序设计。
（2）设置服务器地址和侦听端口，初始化要绑定的网 络地址结构。
（3）绑定侦听端口，使用函数bind()，将套接字文件描 述符和一个地址类型变量进行绑定。
（4）接收客户端的数据，使用函数recvfrom()接收客 户端的网络数据；
（5）向客户端发送数据，使用函数sendto()向服务器 主机发送数据；
UDP的编程框架，主要介绍进行UDP协议程序设计的 时候客户端和服务器端的两种不同的编程流程。
介绍UDP协议程序设计常用的函数，对函数 recv()/recvfrom()、send()/sendto()进行了介绍
介绍一个使用UDP协议进行程序设计的实例。
10.1 UDP编程框架
使用UDP进行程序设计可以分为客户端和服务器端两 部分。服务器端主要包含建立套接字、将套接字与地址结构 进行绑定、读写数据、关闭套接字几个过程。客户端包括建 立套接字、读写数据、关闭套接字几个过程。服务器端和客 户端二者流程之间的其主要的差别在于对于地址的绑定（ bind）函数，客户端可以不用进行地址和端口的绑定操作。
sento()
阻塞，收到客户端数据
10.1.2 UDP服务器编程框架
图10-1中对UDP协议中的服务器程序框架进行了说明。 服务器流程主要分为下述的六个部分，即建立套接字、设置 套接字地址参数、进行端口绑定、接收数据、发送数据、关 闭套接字等。
（1）建立套接字文件描述符，使用函数socket()，生 成套接字文件描述符
函数udpserv_echo()的代码如下，其中的处理过程很 简单，服务器循环等待客户端的数据，当服务器接收到客户 端的数据后，将接收到的数据发回给客户端。
#define BUFF_LEN 256 static udpserv_echo(int s, struct sockaddr *client) { int n; char buff[BUFF_LEN]; int len; while(1) { len = sizeof(*client); n = recvfrom(s, buff, BUFF_LEN, 0, client, &len); sendto(s, buff, n, 0, client, len); } }
10.4 UDP协议程序设计中的几个问题
相对于TCP协议的程序设计，UDP协议的程序虽然程 序设计的环节要少一些，但是由于UDP协议缺少流量控制等 机制，容易出现一些难以解决的问题。UDP的报文丢失、报 文乱序、connet函数、流量控制、外出网络接口的选择等 是比较容易出现的问题，本节对此进行介绍并给出初步的解 决建议方法。
1．函数recv()和recvfrom()介绍 2．使用函数recvfrom()的例子 3．应用层recv()函数和内核函数的关系
10.2.3 发送数据sendto()/send()
当客户端的成功的建立了一个套接字文件描述符并构建 了合适的struct sockaddr结构后，或者服务器端成功的将 套接字文件描述符和地址结构绑定后，可以使用send()或者 sendto()函数来发送数据到某个主机上。
函数connect()在UDP协议中使用后会产生如下的副作 用：
使用connect()函数绑定套接字后，发送操作不能再使用 sendto()函数，要使用write()函数直接操作套接字文件描述 符，不在指定目的地址和端口号。