UNIX网络编程——基本UDP套接字编程

概述
recvfrom 和 sendto函数
UDP 回射服务器程序：main 函数
UDP 回射服务器程序：dg_echo 函数
UDP 回射客户程序： main 函数
UDP 回射客户程序： dg_cli 函数
数据报的丢失
验证接收到的响应

概述

UDP是无连接不可靠的数据报协议。
使用UDP编写的一些常见的应用程序有：DNS（域名系统）、NFS（网络文件系统）和 SNMP（简单网络管理协议）。

recvfrom 和 sendto函数

#include <sys/socket.h>
ssize_t recvfrom(int sockfd, void* buff, size_t nbytes, int flags, struct sockaddr* from, socklen_t *addrlen);
ssize_t sendto(int sockfd, const void* buff, size_t nbytes, int flags,const struct sockaddr* to, socklen_t addrlen);均返回：若成功则为读或写的字节数，若出错则为-1

前三个参数 sockfd、buff 和 nbytes 等同于 read 和 write 函数的三个参数：描述符、指向读入或写成缓冲区的指针和读写字节数。

使用sendto、recvfrom发送和接收数据量为０的数据报是允许的。
recvfrom返回０，并不意味着收到对端FIN（sendto，recvfrom使用的场景下没有连接的概念）。

UDP 回射服务器程序：main 函数

#include  "unp.h"
int
main(int argc, char **argv)
{int sockfd;struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;/*创建一个UDP套接字*/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); /*SERV_PORT 服务器的众所周知端口*/bind(sockfd, (SA *) &cliaddr, sizeof(cliaddr));/*调用函数 dg_echo 来执行服务器的处理工作*/dg_echo(sockfd, (SA *) &cliaddr, sizeof(cliaddr));
}

UDP 回射服务器程序：dg_echo 函数

#include  "unp.h"
void
dg_echo(int sockfd, SA *pcliaddr, socklen_t clilen)
{int n;socklen_t len;char mesg[MAXLINE];/*该函数是一个简单的循环，它使用 recvfrom 读入下一个到达服务器端口的数据报，再使用 sendto 把它发送回发送者*/for ( ; ;){len = clilen;n = recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len);sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len);}
}

图中总结了TCP客户/服务器在两个客户与服务器建立连接时情形。
服务器主机上有两个已连接套接字，其中每一个都有各自的套接字接收缓冲区。

下图展示了两个客户发送数据报到UDP服务器的情形。

UDP 回射客户程序： main 函数

#include  "unp.h"
int
main(int argc, char **argv)
{int sockfd;struct sockaddr_in servaddr;if (argc != 2)err_quit("usage: udpcli <IPaddress>");/*把服务器的IP地址和端口号填入一个IPv4的套接字地址结构*/bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);/*创建一个UDP套接字，然后调用dg_cli*/sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);dg_cli(stdin, sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));exit(0);
}

UDP 回射客户程序： dg_cli 函数

#include  "unp.h"
void
dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{int n;char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];/*客户处理循环中的四个步骤*//*使用 fgets 从标准输入读入一个文本行*/while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL){/*使用 sendto 将该文本行发送给服务器*/sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);/*使用 recvfrom 读回服务器的回射*/n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);recvline[n] = 0;       /*null terminate*//*使用 fputs 把回射的文本行显示到标准输出*/fputs(recvline, stdout);}
}

数据报的丢失

如果一个客户数据报丢失（如，被客户主机与服务器主机之间的某个路由器丢弃），客户将永远阻塞于 dg_cli 函数中的 recvfrom 调用，等待一个永远不会到达的服务器应答。

防止这样永久阻塞的一般方法是给客户的 recvfrom 调用设置一个超时。

验证接收到的响应

recvfrom 返回的IP地址（UDP数据报的源IP地址）不是我们所发送数据报的目的IP地址。

保证应答的源地址与请求的目的地址相同的方法：

一个解决办法是：得到由 recvfrom 返回的IP地址后，客户通过在DNS中查找服务器主机的名字来验证该主机的域名（而不是它的IP地址）。
另一个解决办法是：UDP服务器给服务器主机上配置的每个IP地址创建一个套接字，用bind捆绑每个IP地址到各自的套接字，然后在所有这些套接字上使用 select （等待其中任何一个变得可读），再从可读的套接字给出应答。

学习参考资料：

《UNIX网络编程 卷1：套接字联网API》 第3版

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