Linux网络编程-UDP单播服务客户端代码实现

一、UDP单播介绍

1.UDP介绍

2.单播简介

3.单播的优点：

4.单播的缺点：

二、UDP单播编程

1.创建套接字-socket

2.发送数据-sendto

3.绑定-bind

4.接受数据-recvfrom

三、UDP单播服务端代码实现

1.代码分析

2.运行结果

3.UDP单播服务器注意点

四、UDP单播服务端代码实现

1.代码分析

2.运行结果

3.UDP单播客户端注意点

一、UDP单播介绍

1.UDP介绍

UDP协议进行信息的传输之前不需要建议连接。换句话说就是客户端向服务器发送信息，客户端只需要给出服务器的ip地址和端口号，然后将信息封装到一个待发送的报文中并且发送出去。至于服务器端是否存在，或者能否收到该报文，客户端根本不用管。更多UDP详细介绍可以查看：Linux网络编程-UDP协议详解

2.单播简介

主机之间一对一的通讯模式，网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制。如果10个客户机需要相同的数据，则服务器需要逐一传送，重复10次相同的工作。但由于其能够针对每个客户的及时响应，所以现在的网页浏览全部都是采用单播模式，具体的说就是IP单播协议。网络中的路由器和交换机根据其目标地址选择传输路径，将IP单播数据传送到其指定的目的地。

3.单播的优点：

1）服务器及时响应客户机的请求
2）服务器针对每个客户不通的请求发送不通的数据，容易实现个性化服务。

4.单播的缺点：

1）服务器针对每个客户机发送数据流，服务器流量＝客户机数量×客户机流量；在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。
2）现有的网络带宽是金字塔结构，城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5％。如果全部使用单播协议，将造成网络主干不堪重负。现在的P2P应用就已经使主干经常阻塞。而将主干扩展20倍几乎是不可能。

二、UDP单播编程

1.创建套接字-socket

int socket(int family,int type,int protocol);

功能：

创建一个用于网络通信的socket套接字（描述符）
参数：
    family:协议族(AF_INET、AF_INET6、PF_PACKET等)
    type:套接字类(SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW等)
    protocol:协议类别(0、IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP等
返回值：套接字
特点：
    创建套接字时，系统不会分配端口
    创建的套接字默认属性是主动的，即主动发起服务的请求;当作为服务器时，往往需要修改为被动的
头文件：#include <sys/socket.h>

2.发送数据-sendto

ssize_t sendto(int sockfd，const void *buf,size_t nbytes,int flags,const struct sockaddr *to,
socklen_t addrlen);

功能：
向to结构体指针中指定的ip，发送UDP数据
参数：
sockfd：套接字
buf：发送数据缓冲区
nbytes: 发送数据缓冲区的大小
flags：一般为0
to：指向目的主机地址结构体的指针
addrlen：to所指向内容的长度

注意
通过to和addrlen确定目的地址
可以发送0长度的UDP数据包
返回值
成功:发送数据的字符数
失败: -1

3.绑定-bind

int bind(int sockfd,const struct sockaddr *myaddr，socklen_t addrlen);

功能：将本地协议地址与sockfd绑定
参数
sockfd： socket套接字
myaddr：指向特定协议的地址结构指针
addrlen：该地址结构的长度
返回值
成功：返回0
失败：其他

4.接受数据-recvfrom

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf,size_t nbytes,int flags,struct sockaddr *from,
socklen_t *addrlen);

功能
接收UDP数据，并将源地址信息保存在from指向的结构中

参数
sockfd:套接字
buf：接收数据缓冲区
nbytes:接收数据缓冲区的大小

flags：套接字标志(常为0)
from：源地址结构体指针，用来保存数据的来源
addrlen: from所指内容的长度
注意：
通过from和addrlen参数存放数据来源信息
from和addrlen可以为NULL, 表示不保存数据来源
返回值：
成功:接收到的字符数
失败: -1

三、UDP单播服务端代码实现

1.代码分析

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>#define BUF_SIZE 88
#define PORT     55555int main(int argc, char *argv[])
{//建立套接字int sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);           //IPV4,数据报套接字类型,不指定协议//说明本服务器地址const struct sockaddr_in srvaddr = {.sin_family = AF_INET,                              //协议类型IPV4.sin_port = htons(PORT),                            //端口号-网络字节序.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY)                //IP地址-任意地址};//绑定地址bind(sock_fd, (const struct sockaddr *)&srvaddr, sizeof(srvaddr));//接收数据char buf[BUF_SIZE] = { 0 };struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t cliaddrlen = sizeof(cliaddr);while (1){bzero(buf, BUF_SIZE);bzero(&cliaddr, cliaddrlen);recvfrom(sock_fd, buf, BUF_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddrlen);printf("udp server from [%s - %hu]:%s\n",inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port,buf);}//关闭套接字close(sock_fd);return 0;
}

2.运行结果

3.UDP单播服务器注意点

服务器之所以要bind是因为它的本地port需要是固定，而不是随机的，服务器也可以主动地给客户端发送数据。

四、UDP单播客户端代码实现

1.代码分析

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>#define BUF_SIZE 88
#define PROT     55555
#define ADDR     "192.168.111.213"int main(int argc, char *argv[])
{//建立套接字int sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);           //IPV4,数据报套接字类型,不指定协议//声明将连接地址const struct sockaddr_in  srvaddr = {.sin_family = AF_INET,                              //协议类型IPV4.sin_port = htons(PROT),                            //端口号-网络字节序.sin_addr.s_addr = inet_addr(ADDR)                  //IP地址-字符串转IP};//发送数据char buf[BUF_SIZE] = { 0 };int count = 0;while (1){memset(buf,0, BUF_SIZE);sprintf(buf, "%d",count);printf("udp client send:[%s - %d]:%s\n",ADDR,PROT,buf);sendto(sock_fd, buf, strlen(buf), 0, (const struct sockaddr*)&srvaddr, sizeof(srvaddr));count++;sleep(1);}//关闭套接字close(sock_fd);return 0;
}

2.运行结果

3.UDP单播客户端注意点

在客户端的代码中，我们只设置了目的IP、目的端口客户端的本地ip、本地port是我们调用sendto的时候linux系统底层自动给客户端分配的；分配端口的方式为随机分配，即每次运行系统给的port不一样。