一、概述
TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议是网络体系结构TCP/IP模型中传输层一层中的两个不同的通信协议。
TCP:传输控制协议,一种面向连接的协议,给用户进程提供可靠的全双工的字节流,TCP套接口是字节流套接口(stream socket)的一种。
UDP:用户数据报协议。UDP是一种无连接协议。UDP套接口是数据报套接口(datagram socket)的一种。
二、TCP和UDP介绍
1)基本TCP客户—服务器程序设计基本框架
说明:(三路握手)
1.客户端发送一个SYN段(同步序号)指明客户打算连接的服务器端口,以及初始化序号(ISN) 。
2.服务器发回包含服务器的初始序号的SYN报文段作为应答。同时,将确认序号(ACK)设置为客户的ISN加1以对客户的SYN 报文段进行确认。一个SYN将占用一个序号。
3.客户必须将确认序号设置为服务器的ISN加1以对服务器的SYN报文段进行确认。
2) 基本TCP客户—服务器程序设计基本框架流程图
3) UDP和TCP的对比:
从上面的流程图比较我们可以很明显的看出UDP没有三次握手过程。
简单点说。UDP处理的细节比TCP少。UDP不能保证消息被传送到(它也报告消息没有传送到)目的地。UDP也不保证数据包的传送顺序。UDP把数据发出去后只能希望它能够抵达目的地。
TCP优缺点:
优点:
1.TCP提供以认可的方式显式地创建和终止连接。
2.TCP保证可靠的、顺序的(数据包以发送的顺序接收)以及不会重复的数据传输。
3.TCP处理流控制。
4.允许数据优先
5.如果数据没有传送到,则TCP套接口返回一个出错状态条件。
6.TCP通过保持连续并将数据块分成更小的分片来处理大数据块。—无需程序员知道
缺点: TCP在转移数据时必须创建(并保持)一个连接。这个连接给通信进程增加了开销,让它比UDP速度要慢。
UDP优缺点:
1.UDP不要求保持一个连接
2.UDP没有因接收方认可收到数据包(或者当数据包没有正确抵达而自动重传)而带来的开销。
3.设计UDP的目的是用于短应用和控制消息
4.在一个数据包连接一个数据包的基础上,UDP要求的网络带宽比TDP更小。
三、Socket编程
Socket接口是TCP/IP网络的API,Socket接口定义了许多函数或例程,程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。要学Internet上的TCP/IP网络编程,必须理解Socket接口。
Socket接口设计者最先是将接口放在Unix操作系统里面的。如果了解Unix系统的输入和输出的话,就很容易了解Socket了。网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O,Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket(),该函数返回一个整型的Socket描述符,随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。常用的Socket类型有两种:流式Socket(SOCK_STREAM)和数据报式Socket(SOCK_DGRAM)。流式是一种面向连接的Socket,针对于面向连接的TCP服务应用;数据报式Socket是一种无连接的Socket,对应于无连接的UDP服务应用。
1、socket调用库函数主要有:
创建套接字
Socket(af,type,protocol)
建立地址和套接字的联系
bind(sockid, local addr, addrlen)
服务器端侦听客户端的请求
listen( Sockid ,quenlen)
建立服务器/客户端的连接 (面向连接TCP)
客户端请求连接
Connect(sockid, destaddr, addrlen)
服务器端等待从编号为Sockid的Socket上接收客户连接请求
newsockid=accept(Sockid,Clientaddr, paddrlen)
发送/接收数据
面向连接:send(sockid, buff, bufflen)
recv( )
面向无连接:sendto(sockid,buff,…,addrlen)
recvfrom( )
释放套接字
close(sockid)
2、TCP/IP应用编程接口(API)
服务器的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定,然后调用listen在相应的socket上监听,当accpet接收到一个连接服务请求时,将生成一个新的socket。服务器显示该客户机的IP地址,并通过新的socket向客户端发送字符串" hi,I am server!"。最后关闭该socket。
main() { int sock_fd,client_fd; /*sock_fd:监听socket;client_fd:数据传输socket */ struct sockaddr_in ser_addr; /* 本机地址信息 */ struct sockaddr_in cli_addr; /* 客户端地址信息 */ char msg[MAX_MSG_SIZE];/* 缓冲区*/ ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*创建连接的SOCKET */ if(ser_sockfd<0) {/*创建失败 */ fprintf(stderr,"socker Error:%s\n",strerror(errno)); exit(1); } /* 初始化服务器地址*/ addrlen=sizeof(struct sockaddr_in); bzero(&ser_addr,addrlen); ser_addr.sin_family=AF_INET; ser_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); ser_addr.sin_port=htons(SERVER_PORT); if(bind(ser_sockfd,(struct sockaddr*)&ser_addr,sizeof(struct sockaddr_in))<0) { /*绑定失败 */ fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno)); exit(1); } /*侦听客户端请求*/ if(listen(ser_sockfd,BACKLOG)<0) { fprintf(stderr,"Listen Error:%s\n",strerror(errno)); close(ser_sockfd); exit(1); } while(1) {/* 等待接收客户连接请求*/ cli_sockfd=accept(ser_sockfd,(struct sockaddr*) & cli_addr,&addrlen); if(cli_sockfd<=0) { fprintf(stderr,"Accept Error:%s\n",strerror(errno)); } else {/*开始服务*/ recv(cli_addr,msg,MAX_MSG_SIZE,0); /* 接受数据*/ printf("received a connection from %sn", inet_ntoa(cli_addr.sin_addr)); printf("%s\n",msg);/*在屏幕上打印出来 */ strcpy(msg,"hi,I am server!"); send(cli_addr,msg,sizeof(msg),0); /*发送的数据*/ close(cli_addr); } } close(ser_sockfd); }
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客户端的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定,请求连接服务器,通过新的socket向客户端发送字符串" hi,I am client!"。最后关闭该socket。
main() { int cli_sockfd;/*客户端SOCKET */ int addrlen; char seraddr[14]; struct sockaddr_in ser_addr,/* 服务器的地址*/ cli_addr;/* 客户端的地址*/ char msg[MAX_MSG_SIZE];/* 缓冲区*/ GetServerAddr(seraddr); cli_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*创建连接的SOCKET */ if(ser_sockfd<0) {/*创建失败 */ fprintf(stderr,"socker Error:%s\n",strerror(errno)); exit(1); } /* 初始化客户端地址*/ addrlen=sizeof(struct sockaddr_in); bzero(&ser_addr,addrlen); cli_addr.sin_family=AF_INET; cli_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); cli_addr.sin_port=0; if(bind(cli_sockfd,(struct sockaddr*)&cli_addr,addrlen)<0) { /*棒定失败 */ fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno)); exit(1); } /* 初始化服务器地址*/ addrlen=sizeof(struct sockaddr_in); bzero(&ser_addr,addrlen); ser_addr.sin_family=AF_INET; ser_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(seraddr); ser_addr.sin_port=htons(SERVER_PORT); if(connect(cli_sockfd,(struct sockaddr*)&ser_addr,&addrlen)!=0)/*请求连接*/ { /*连接失败 */ fprintf(stderr,"Connect Error:%s\n",strerror(errno)); close(cli_sockfd); exit(1); } strcpy(msg,"hi,I am client!"); send(sockfd,msg,sizeof(msg),0);/*发送数据*/ recv(sockfd,msg,MAX_MSG_SIZE,0); /* 接受数据*/ printf("%s\n",msg);/*在屏幕上打印出来 */ close(cli_sockfd); }
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3、UDP/IP应用编程接口(API)
服务器的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定,接收到一个客户端时,服务器显示该客户端的IP地址,并将字串返回给客户端。
int main(int argc,char **argv) { int ser_sockfd; int len; //int addrlen;
socklen_t addrlen; char seraddr[100]; struct sockaddr_in ser_addr; /*建立socket*/ ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); if(ser_sockfd<0) { printf("I cannot socket success\n"); return 1; } /*填写sockaddr_in 结构*/ addrlen=sizeof(struct sockaddr_in); bzero(&ser_addr,addrlen); ser_addr.sin_family=AF_INET; ser_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); ser_addr.sin_port=htons(SERVER_PORT); /*绑定客户端 if(bind(ser_sockfd,(struct sockaddr *)&ser_addr,addrlen)<0) { printf("connect"); return 1; } while(1) { bzero(seraddr,sizeof(seraddr)); len=recvfrom(ser_sockfd,seraddr,sizeof(seraddr),0,(struct sockaddr*)&ser_addr,&addrlen); /*显示client端的网络地址*/ printf("receive from %s\n",inet_ntoa(ser_addr.sin_addr)); /*显示客户端发来的字串*/ printf("recevce:%s",seraddr); /*将字串返回给client端*/ sendto(ser_sockfd,seraddr,len,0,(struct sockaddr*)&ser_addr,addrlen); }
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客户端的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,填写服务器地址及端口号,从标准输入设备中取得字符串,将字符串传送给服务器端,并接收服务器端返回的字符串。最后关闭该socket。
int GetServerAddr(char * addrname) { printf("please input server addr:"); scanf("%s",addrname); return 1; } int main(int argc,char **argv) { int cli_sockfd; int len; socklen_t addrlen; char seraddr[14]; struct sockaddr_in cli_addr; char buffer[256]; GetServerAddr(seraddr); /* 建立socket*/ cli_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); if(cli_sockfd<0) { printf("I cannot socket success\n"); return 1; } /* 填写sockaddr_in*/ addrlen=sizeof(struct sockaddr_in); bzero(&cli_addr,addrlen); cli_addr.sin_family=AF_INET; cli_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(seraddr); //cli_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
cli_addr.sin_port=htons(SERVER_PORT); bzero(buffer,sizeof(buffer)); /* 从标准输入设备取得字符串*/ len=read(STDIN_FILENO,buffer,sizeof(buffer)); /* 将字符串传送给server端*/ sendto(cli_sockfd,buffer,len,0,(struct sockaddr*)&cli_addr,addrlen); /* 接收server端返回的字符串*/ len=recvfrom(cli_sockfd,buffer,sizeof(buffer),0,(struct sockaddr*)&cli_addr,&addrlen); //printf("receive from %s\n",inet_ntoa(cli_addr.sin_addr));
printf("receive: %s",buffer); close(cli_sockfd); }
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四、调试
Makefile文件为:
CC=gcc all:server client CFLAGS=-o server: server.c $(CC) $(CFLAGS) $@ server.c client: client.c $(CC) $(CFLAGS) $@ client.c clean: rm -f server client
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在shell中执行make进行编译,make clean删除生成文件。
运行结果如下图:
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