Linux 网络编程全解（九）--------UDP和组播实现

写在前面：本文分两部分，先说UDP的实现，再讲下组播的实现。

正文：

一、

1、TCP和UDP通信优缺点

TCP：面向连接的，可靠数据包传输。对于不稳定的网络层，采取完全弥补的通信方式，丢包重传机制。

优点：稳定，数据流量稳定，速度稳定，顺序稳定。

缺点：传输速度慢，传输效率低，资源开销大。

使用场景：数据的完整性要求较高、不追求效率。大数据传输、文件传输。

UDP：无连接的，不可靠的数据报传输。对于不稳定的网络层，采取完全不弥补的通信方式，默认还原网络状况。

优点：传输速度快、效率高、资源开销小。

缺点：不稳定。数据流量不稳定、速度不稳定、顺序不稳定。

使用场景：时效性要求较高，稳定性其次，游戏、视频会议、视频电话。

2、UDP相关的几个API：recvfrom和sendto函数
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
sockfd: 套接字

buf:缓冲区地址

flags:0

src_addr: 传出参数，对端地址结构。

addrlen:传入传出

返回值：成功：返回接受的字节数。 -1，失败。0，对端关闭。

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
socket：套接字
buf：缓冲区

len：数据长度

flags：0

dest_addr：传入参数，目标地址结构

addrlen：地址结构长度

返回值：成功：发送的字节数； -1，失败；

二、UDP Server和UDP Client的实现

基于TCP的CS模型，其实UDP的CS模型只不过就是砍掉了三次握手，下面贴代码：

UDP Server：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>       
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <string.h>

#define SER_PORT (8888)

int main(void)
{
	int sockfd = -1;
	struct sockaddr_in ser_ip,cli_ip;
	ssize_t rev_size = 0;
	unsigned char rd_buf[1024] = {0};
	unsigned char *pStr = "Server recv OK";
	socklen_t cli_addr_len = sizeof(struct sockaddr_in) ;
	
	
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	
	memset(&ser_ip,0,sizeof(ser_ip));
	ser_ip.sin_family = AF_INET;
	ser_ip.sin_port = htons(SER_PORT);
	ser_ip.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	
    bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&ser_ip,sizeof(ser_ip));
	
	printf("server prepared OK\n");
	
	while(1)
	{
		memset(rd_buf,0,1024);
		rev_size = recvfrom(sockfd, rd_buf, 1024, 0,
                        (struct sockaddr *)&cli_ip, &cli_addr_len);
						
						
		printf("server role : rev_size = %d, cilent port = %d ,recv context: %s\n  ",rev_size,ntohs(cli_ip.sin_port),rd_buf);
		
		sendto(sockfd, pStr, strlen(pStr), 0,(const struct sockaddr *)&cli_ip, cli_addr_len);
		
		sleep(5);
								
	}
	
	return 0;
}

UDP Client：

#include "stdio.h"
#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <string.h>


#define SER_PORT (8888)

int main(void)
{
	int sockfd = 0;
	const unsigned char * pSendBuf = "This is client";
	struct sockaddr_in ser_ip;
	const char * ser_ip_addr = "127.0.0.1";
	unsigned int  dst_ip_addr;
	unsigned char rd_buf[1024] = {0};
	int rev_size = 0;
	
	ser_ip.sin_family = AF_INET;
	ser_ip.sin_port = htons(SER_PORT);
	inet_pton(AF_INET, ser_ip_addr, &dst_ip_addr);
	ser_ip.sin_addr.s_addr = dst_ip_addr;
	
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	
	printf("client prepared OK\n");
	
	while(1)
	{
		sendto(sockfd, pSendBuf, strlen(pSendBuf), 0,
                      (const struct sockaddr *)&ser_ip, sizeof(ser_ip));
					  
		memset(rd_buf,0,1024);
		rev_size = recvfrom(sockfd, rd_buf, 1024, 0,
                        NULL, NULL);
						
						
		printf("client role : rev_size = %d, recv context: %s\n  ",rev_size,rd_buf);
		
		sleep(5);
		
		
	}

	
	return 0;
}

三、 UDP组播

1、组播是Server端向局域网中的一个子网内加入了某个组播组的Client批量发送数据，组播的IP地址配置如下：

224.0.0.0～224.0.0.255 为预留的组播地址（永久组地址），地址 224.0.0.0 保留不做分配，其它地址供路由协议使用；
224.0.1.0～224.0.1.255 是公用组播地址，可以用于 Internet；欲使用需申请。
224.0.2.0～238.255.255.255 为用户可用的组播地址（临时组地址），全网范围内有效；
239.0.0.0～239.255.255.255 为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效。

2、组播的实现，代码中也是尽可能的做了注释：

组播Server的实现

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>         
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <string.h>


#define SER_PORT  (8000)
#define CLI_PORT  (9000)

#define GROUP_IP ("239.0.0.2")
#define LOCAL_IP ("0.0.0.0")


int main(void)
{
	int sockfd = -1;
	struct sockaddr_in ser_addr,cli_addr;
	struct ip_mreq group_addr;
	char muticast_buf[1024] = {"muti caset data"};
	
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	
	/*第一步，绑定Server端的IP地址和端口号*/
	memset(&ser_addr,0,sizeof(ser_addr));
	ser_addr.sin_family = AF_INET;
	ser_addr.sin_port = htons(SER_PORT);
	ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	
	bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&ser_addr,sizeof(ser_addr));

	/*第二步，设置组播地址并指定发送组播数据*/
	memset(&group_addr,0,sizeof(group_addr));
	inet_pton(AF_INET,GROUP_IP,&group_addr.imr_multiaddr); //设置组播地址
	inet_pton(AF_INET,LOCAL_IP,&group_addr.imr_interface); //设置本地IP地址
											
	setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &group_addr, sizeof(group_addr)); // 制定发送组播数据包
																					  //IP_MULTICAST_IF:指定发送组播数据的命令
																					  
	/*第三步，构造Client端的IP地址和端口号*/
	memset(&cli_addr,0,sizeof(cli_addr));
	cli_addr.sin_family = AF_INET;
	cli_addr.sin_port = htons(CLI_PORT); 
	inet_pton(AF_INET,GROUP_IP,&cli_addr.sin_addr.s_addr);	//注意：这里的组播客户端的地址就是组播地址
	
	printf("mutiast config finished ,then send muticast datas\n");
	/*第四步，向制定的组播地址发送数据*/
	while(1)
	{
		//调用sendto来向组播地址发送组播包
		sendto(sockfd, muticast_buf, strlen(muticast_buf), 0,(const struct sockaddr *)&cli_addr, sizeof(cli_addr));
		
		printf("muticast packet send ok\n");
		
		sleep(2);//2s发送一次
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

组播Client的实现

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>         
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <string.h>


#define SER_PORT  (8000)
#define CLI_PORT  (9000)

#define GROUP_IP ("239.0.0.2")
#define LOCAL_IP ("0.0.0.0")


int main(void)
{
	int sockfd = -1;
	struct sockaddr_in cli_addr;
	struct ip_mreq group_addr;
	char recv_buf[1024] = {0};
	int recv_len = -1;
	
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	/*第一步，绑定本地IP地址结构*/
	memset(&cli_addr,0,sizeof(cli_addr));
	cli_addr.sin_family = AF_INET;
	cli_addr.sin_port = htons(CLI_PORT);
	inet_pton(AF_INET,LOCAL_IP,&cli_addr.sin_addr.s_addr);
	
	bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&cli_addr,sizeof(cli_addr));
	
	/*第二步，设置组播地址并将client加入组播组*/
	memset(&group_addr,0,sizeof(group_addr));
	inet_pton(AF_INET,GROUP_IP,&group_addr.imr_multiaddr); //设置组播地址
	inet_pton(AF_INET,LOCAL_IP,&group_addr.imr_interface); //设置本地IP地址
											
	setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &group_addr, sizeof(group_addr)); // 加入组包组
																					   //IP_ADD_MEMBERSHIP:加入组播组的命令
																					  	
	/*第三步，接受组播数据*/
	while(1)
	{
		memset(recv_buf,0,1024);
		recv_len = recvfrom(sockfd, recv_buf, 1024, 0,NULL, NULL); 
		
		if(recv_len > 0)
		{
			printf("recv_len = %d, recv_buf:%s\n",recv_len,recv_buf);
		}	
		
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

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