Linux 网络通信之UDP

UDP 是User Datagram Protocol的简称，中文名是用户数据报协议，是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联）参考模型中一种无连接的传输层协议。

介绍

使用ss -u查看 UDP连接，使用ss -ua查看所有的包括未连接状态的UDP连接。

使用ss -t查看 TCP连接，使用ss -ta查看所有的包括监听状态的TCP连接。

使用ss -s列出所有的socket连接。

使用cat /proc/net/sockstat查看socket状态：

操作

创建socket

使用socket函数，其原型是int socket(int domain, int type, int protocol);

domain参数（注：下面的AF换成PF效果一样）：
- AF_UNIX/AF_LOCAL/AF_FILE: 本地通信
- AF_INET: 网络通信 ipv4
- AF_INET6: 网络通信 ipv6
type参数为通信类型
- SOCK_DGRAM : UDP
- SOCK_STREAM: TCP
protocol参数基本废弃，通常写0

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>

int main(int argc,char *argv[]){
	int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM , 0);
	printf("socket's fd is %d!\n",fd);
	while(1);
	return 0;
}

绑定socket-服务端专用

使用bind函数绑定创建的socket和地址信息。原型是int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

sockfd参数是socket的句柄，也就是socket函数的返回值；
addr参数需要用struct sockaddr_in（ipv4下）或者struct sockaddr_in（unix socket下）中转一下。这里介绍struct sockaddr_in的成员：
- sin_family，一般写AF_INET；
- sin_port端口，一般写htons(port)，也就是需要用htons统一大小端再发出；
- sin_addr是IP地址，它是一个联合体，一般写addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(p);，其中p是地址的字符串，需要转换成整形，或者写addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);，其中INADDR_ANY表示所有的本机IP，宏定义是0。

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc,char *argv[]){
	int sockfd;
	struct sockaddr_in servaddr;//socket的地址端口，ipv4用这个结构体
	
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM , 0);
	printf("socket's fd is %d!\n",sockfd);
	
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//INADDR_ANY是0，代表*或者"0.0.0.0"，指所有本机ip
	servaddr.sin_port = htons(50001); //端口，存储中有大小端存储，这里转换为统一顺序
	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(struct sockaddr_in));//绑定

	while(1);
	return 0;
}

可以看到绑定后即可在ss-ua的未连接列表中找到socket信息了，这时已经可以使用客户端进行连接。

接收数据并获取socket

使用recvfrom函数接收来自UDP连接的数据，并记录另一端的socket信息，原型是ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

该函数是recv的增强版，多了参数src_addr和addrlen，如果不需要记录来源的socket地址信息（比如只接收不发送），这两个参数就填NULL；

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc,char *argv[]){
	int sockfd;
	struct sockaddr_in servaddr;//socket的地址端口，ipv4用这个结构体
	
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM , 0);
	printf("socket's fd is %d!\n",sockfd);
	
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//INADDR_ANY是0，代表*或者"0.0.0.0"，指所有本机ip
	servaddr.sin_port = htons(50001); //端口，存储中有大小端存储，这里转换为统一顺序
	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(struct sockaddr_in));//绑定

	//接收
	char recvline[64];
	recvfrom(sockfd,recvline,sizeof(recvline),0, NULL, NULL);//不记录来源信息
	
	printf("end!\n");
	close(sockfd);
	return 0;
}

执行后发现程序阻塞在recvfrom函数这里。

给目标socket发送数据

给目标发送数据使用sendto函数，原型是ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

该函数是send的增强版，多了参数dest_addr和addrlen，这里需要填写目标的信息；

例程

server.c

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc,char *argv[]){
	int sockfd;
	struct sockaddr_in servaddr;//socket的地址端口，ipv4用这个结构体
	
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM , 0);
	printf("socket's fd is %d!\n",sockfd);
	
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//INADDR_ANY是0，代表*或者"0.0.0.0"，指所有本机ip
	servaddr.sin_port = htons(50002); //端口，存储中有大小端存储，这里转换为统一顺序
	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(struct sockaddr_in));//绑定

	//接收
	char recvline[64];
	recvfrom(sockfd,recvline,sizeof(recvline),0, NULL, NULL);//不记录来源信息
	printf("%s\n", recvline);
	
	printf("end!\n");
	close(sockfd);
	return 0;
}

client.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc,char *argv[]){
	int sockfd;
	struct sockaddr_in servaddr;//socket的地址端口，ipv4用这个结构体
	
	if(argc < 3){
		printf("Please input: ./client <ip> <port>\n");
		exit(1);
	}
	
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM , 0);
	printf("socket's fd is %d!\n",sockfd);
	
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); //端口，存储中有大小端存储，这里转换为统一顺序

	//发送
	char sendline[64] = "hello world";
	sendto(sockfd, sendline, sizeof(sendline), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(struct sockaddr_in));
	printf("send %s ok!\n",sendline);
	
	printf("end!\n");
	close(sockfd);
	return 0;
}

先执行服务端程序，如果绑定socket成功，这时程序会阻塞到recvfrom函数。
然后执行客户端程序：
会发现服务端会打印信息然后关闭UDP（就不会显示在ss -ua中了）进程退出：

如果执行出现问题，请务必检查后台是否有其他有关进程驻留。

介绍网络通信的使用

介绍

操作

创建socket

绑定socket-服务端专用

接收数据并获取socket

给目标socket发送数据

例程

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