php 编写udp 套接字,socket套接字详解（TCP与UDP）-白红宇的个人博客

发布日期：2021-06-24 14:05:22 浏览次数：2 分类：技术文章

本文共 7306 字，大约阅读时间需要 24 分钟。

学习LInux，网络编程套接字是基础，也是新手学习的难点，通过本篇文章，读者可以通过图解、作者的代码实现思路全面理解IP地址、端口号、TCP、UDP概念、socket API用法、模拟客户端/服务器通信等。Mark：阅读blog + 代码实现耗时18分钟

文章重点：IP地址、端口号……

socket API

实现UDP客户端/服务器套接字是网络编程中的一种通信机制，是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点，简单的说就是通信的两方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程。

前面介绍过，本地的进程间通信(IPC)有很多种方式，常见的总结以下几点：1、管道(包括无名管道和命名管道)；

2、消息队列；

3、信号量；

4、共享存储。

5、……( Socket和Streams支持不同主机上的两个进程IPC)。

认识网络层通信过程：

初识IP：

(IP就是：Internet协议IP)

在通信时，IP有源IP和目的IP之分，

对比寄快递：网络通信相当于收发快递，IP就是收件/发件人地址，仅仅知道地址还不行，还要知道派送人是谁？这就对比于网络中的端口号概念，端口号标识了一个进程，告诉操作系统，当前这个数据交给哪一个程序进行解析。

端口号：

端口号(port)是传输层协议的内容。端口号是一个2字节16位的整数；

端口号用来标识一个进程，告诉操作系统，当前这个数据交给哪一个程序进行解析；

IP地址 + 端口号能标识网络上的某一台主机的某一个进程；

一个端口号只能被一个进程占用。

端口号 & 进程：概念进程有唯一的pid标识，端口号也能标识进程；

一个进程可以绑定多个端口号，一个端口号不能被多个进程绑定。源端口号 & 目的端口号传输层协议(TCP/IP)的数据段中有两个端口号，分别叫做源端口号和目的端口号，就是在描述“数据是谁的？发给谁？”

TCP：

(TCP)传输控制协议，面向连接。是一种提供可靠数据传输的通用协议。传输层协议

有连接

可靠传输

面向字节流

UDP：

(UDP)用户数据报协议，是一个面向无连接的协议。采用该协议不需要两个应用程序先建立连接。UDP协议不提供差错恢复，不能提供数据重传，因此该协议传输数据安全性差。传输层协议

无连接

不可靠传输

面向数据报

网络字节序：

如何定义网络数据流的地址？

其实很容易理解这个问题，就是C语言中比较讲究的大小端问题。发送机按内存地址从低到高顺序发送；

接收主机按内存地址从低到高顺序保存；

TCP/IP规定：网络数据流应采用大端字节序，即地地址高字节；

不论主机是大端机还是小端机，都必须遵循TCP/IP规定；

如果发送机是小端，就先将数据转成大端再发送。

socket API：//创建socket文件描述符 (TCP/UDP,客户端+服务器)

int socket(int domain, int type, int protocol);参数1(domain):选择创建的套接字所用的协议族；

AF_INET ： IPv4协议；

AF_INET6： IPv6协议；

AF_LOCAL: Unix域协议；

AF_ROUTE：路由套接口；

AF_KEY ：密钥套接口。

参数2(type)：指定套接口类型，所选类型有：

SOCK_STREAM：字节流套接字；

SOCK_DGRAM : 数据报套接字;

SOCK_RAW : 原始套接口。

procotol: 使用的特定协议，一般使用默认协议(NULL)。//绑定端口号 (TCP/IP，服务器)

int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);参数1(socket) : 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)。

参数2(address)：指向特定协议的地址指针。

参数3(address_len)：上面地址结构的长度。

返回值：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR。//开始监听socket (TCP,服务器)

int listen(int socket, int backlog);参数1(sockfd)：是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)。

参数2(backlog)：所监听的端口队列大小。//接受请求 (TCP，服务器)

int accept(int socket, struct sockaddr* address, socklen_t* address_len);参数1(socket) : 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)。

参数2(address)：指向特定协议的地址指针。

参数3(addrlen)：上面地址结构的长度。

返回值：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR。//建立连接 (TCP，客户端)

int connect(int sockfd, const struct struct sockaddr *addr, aocklen_t addrlen);//关闭套接字

int close(int fd);参数(fd)：是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)。

socket API是一层抽象的网络编程接口，适用于各种底层网络协议，如IPv4，IPv6，……

简单的TCP网络程序：TCP客户—服务器程序的执行流程图：

服务器代码：#include

#include

using namespace std;

#define SERVER_PORT 5050 //端口号

#define SERVER_IP "192.168.3.254" //服务器ip

#define QUEUE_SIZE 5 //所监听端口队列大小

int main(int argc, char *argv[])

{

//创建一个套接字，并检测是否创建成功

int sockSer;

sockSer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(sockSer == -1){

perror("socket");

}

//设置端口可以重用，可以多个客户端连接同一个端口，并检测是否设置成功

int yes = 1;

if(setsockopt(sockSer, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)) == -1){

perror("setsockopt");

}

struct sockaddr_in addrSer,addrCli; //创建一个记录地址信息的结构体

addrSer.sin_family = AF_INET; //所使用AF_INET协议族

addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT); //设置地址结构体中的端口号

addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP); //设置其中的服务器ip

//将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。并检测是否绑定成功

socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);

int res = bind(sockSer,(struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);

if(res == -1)

perror("bind");

listen(sockSer, QUEUE_SIZE); //监听端口队列是否由连接请求，如果有就将该端口设置位可连接状态，等待服务器接收连接

printf("Server Wait Client Accept......\n");

//如果监听到有连接请求接受连接请求。并检测是否连接成功，成功返回0，否则返回-1

int sockConn = accept(sockSer, (struct sockaddr*)&addrCli, &addrlen);

if(sockConn == -1)

perror("accept");

else

{

printf("Server Accept Client OK.\n");

printf("Client IP:> %s\n", inet_ntoa(addrCli.sin_addr));

printf("Client Port:> %d\n",ntohs(addrCli.sin_port));

}

char sendbuf[256]; //申请一个发送缓存区

char recvbuf[256]; //申请一个接收缓存区

while(1)

{

printf("Ser:>");

scanf("%s",sendbuf);

if(strncmp(sendbuf,"quit",4) == 0) //如果所要发送的数据为"quit"，则直接退出。

break;

send(sockConn, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0); //发送数据

recv(sockConn, recvbuf, 256, 0); //接收客户端发送的数据

printf("Cli:> %s\n",recvbuf);

}

close(sockSer); //关闭套接字

return 0;

}

客户端代码：#include

#include

using namespace std;

#define SERVER_PORT 5050

#define SERVER_IP "192.168.3.254"

int main(int argc, char *argv[])

{

//创建客户端套接字号，并检测是否创建成功

int sockCli;

sockCli = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(sockCli == -1)

perror("socket");

//创建一个地址信息结构体，并对其内容进行设置

struct sockaddr_in addrSer;

addrSer.sin_family = AF_INET; //使用AF_INET协议族

addrSer.sin_port = htons(SERVER_PORT); //设置端口号

addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP); //设置服务器ip

bind(sockCli,(struct sockaddr*)&addrCli, sizeof(struct sockaddr)); //将套接字地址与所创建的套接字号联系起来

//创建一个与服务器的连接，并检测连接是否成功

socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);

int res = connect(sockCli,(struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);

if(res == -1)

perror("connect");

else

printf("Client Connect Server OK.\n");

char sendbuf[256]; //申请一个发送数据缓存区

char recvbuf[256]; //申请一个接收数据缓存区

while(1)

{

recv(sockCli, recvbuf, 256, 0); //接收来自服务器的数据

printf("Ser:> %s\n",recvbuf);

printf("Cli:>");

scanf("%s",sendbuf);

if(strncmp(sendbuf,"quit", 4) == 0) //如果客户端发送的数据为"quit"，则退出。

break;

send(sockCli, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0); //发送数据

}

close(sockCli); //关闭套接字

return 0;

}

简单的UDP网络程序：

相对与TCP来说，UDP安全性差，面向无链接。所以UDP地实现少了连接与接收连接的操作。所以在收发数据时就不能再用send()和recvfrom()了，而是用sendto()和recvto()之名从哪收发数据。ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);参数1(sockfd)：是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)

参数2(buf)：指向存有发送数据的缓冲区的指针

参数3(len)：缓冲区长度。

**参数4(flags)：**flags的值或为0，或为其他ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);参数1(sockfd)：是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)

参数2(buf)：指向存有接收数据的缓冲区的指针

参数3(len)：缓冲区长度

**参数4(flags)：**flags的值或为0，或为其他

服务器端代码：#include

#include

int main()

{

//创建一个套接字，并检测是否创建成功

int sockSer = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

if(sockSer == -1)

perror("socket");

struct sockaddr_in addrSer; //创建一个记录地址信息的结构体

addrSer.sin_family = AF_INET; //使用AF_INET协议族

addrSer.sin_port = htons(5050); //设置地址结构体中的端口号

addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.169"); //设置通信ip

//将套接字地址与所创建的套接字号联系起来，并检测是否绑定成功

socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);

int res = bind(sockSer,(struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);

if(res == -1)

perror("bind");

char sendbuf[256]; //申请一个发送数据缓存区

char recvbuf[256]; //申请一个接收数据缓存区

struct sockaddr_in addrCli;

while(1)

{

recvfrom(sockSer,recvbuf,256,0,(struct sockaddr*)&addrCli, &addrlen); //从指定地址接收客户端数据

printf("Cli:>%s\n",recvbuf);

printf("Ser:>");

scanf("%s",sendbuf);

sendto(sockSer,sendbuf,strlen(sendbuf)+1,0,(struct sockaddr*)&addrCli, addrlen); //向客户端发送数据

}

return 0;

}

客户端代码：#include

#include

int main()

{

//创建一个套接字，并检测是否创建成功

int sockCli = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

if(sockCli == -1){

perror("socket");

}

addrSer.sin_family = AF_INET; //使用AF_INET协议族

addrSer.sin_port = htons(5050); //设置地址结构体中的端口号

addrSer.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.169"); //设置通信ip

socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);

char sendbuf[256]; //申请一个发送数据缓存区

char recvbuf[256]; //申请一个接收数据缓存区

while(1){

//向客户端发送数据

printf("Cli:>");

scanf("%s",sendbuf);

sendto(sockCli, sendbuf, strlen(sendbuf)+1, 0, (struct sockaddr*)&addrSer, addrlen);

接收来自客户端的数据

recvfrom(sockCli, recvbuf, BUFFER_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&addrSer, &addrlen);

printf("Ser:>%s\n", recvbuf);

}

return 0;

}

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