基于Socket的UDP和TCP编程介绍

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(streamsocket)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(datagramsocket)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UDP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,localaddr,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,Iamserver!。最后关闭该socket。main(){intsock_fd,client_fd;/*sock_fd：监听socket；client_fd：数据传输socket*/structsockaddr_inser_addr;/*本机地址信息*/structsockaddr_incli_addr;/*客户端地址信息*/charmsg[MAX_MSG_SIZE];/*缓冲区*/ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*创建连接的SOCKET*/if(ser_sockfd0){/*创建失败*/fprintf(stderr,sockerError:%s\n,strerror(errno));exit(1);}/*初始化服务器地址*/addrlen=sizeof(structsockaddr_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,(structsockaddr*)&ser_addr,sizeof(structsockaddr_in))0){/*绑定失败*/fprintf(stderr,BindError:%s\n,strerror(errno));exit(1);}/*侦听客户端请求*/if(listen(ser_sockfd,BACKLOG)0){fprintf(stderr,ListenError:%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,(structsockaddr*)&cli_addr,&addrlen);if(cli_sockfd=0){fprintf(stderr,AcceptError:%s\n,strerror(errno));}else{/*开始服务*/recv(cli_addr,msg,MAX_MSG_SIZE,0);/*接受数据*/printf(receivedaconnectionfrom%sn,inet_ntoa(cli_addr.sin_addr));printf(%s\n,msg);/*在屏幕上打印出来*/strcpy(msg,hi,Iamserver!);send(cli_addr,msg,sizeof(msg),0);/*发送的数据*/close(cli_addr);}}close(ser_sockfd);}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,Iamclient!。最后关闭该socket。main(){intcli_sockfd;/*客户端SOCKET*/intaddrlen;charseraddr[14];structsockaddr_inser_addr,/*服务器的地址*/cli_addr;/*客户端的地址*/charmsg[MAX_MSG_SIZE];/*缓冲区*/GetServerAddr(seraddr);cli_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*创建连接的SOCKET*/if(ser_sockfd0){/*创建失败*/fprintf(stderr,sockerError:%s\n,strerror(errno));exit(1);}/*初始化客户端地址*/addrlen=sizeof(structsockaddr_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,(structsockaddr*)&cli_addr,addrlen)0){/*棒定失败*/fprintf(stderr,BindError:%s\n,strerror(errno));exit(1);}/*初始化服务器地址*/addrlen=sizeof(structsockaddr_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,(structsockaddr*)&ser_addr,&addrlen)!=0)/*请求连接*/{/*连接失败*/fprintf(stderr,ConnectError:%s\n,strerror(errno));close(cli_sockfd);exit(1);}strcpy(msg,hi,Iamclient!);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);}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。intmain(intargc,char**argv){intser_sockfd;intlen;//intaddrlen;socklen_taddrlen;charseraddr[100];structsockaddr_inser_addr;/*建立socket*/ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(ser_sockfd0){printf(Icannotsocketsuccess\n);return1;}/*填写sockaddr_in结构*/addrlen=sizeof(structsockaddr_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,(structsockaddr*)&ser_addr,addrlen)0){printf(connect);return1;}while(1){bzero(seraddr,sizeof(seraddr));len=recvfrom(ser_sockfd,seraddr,sizeof(seraddr),0,(structsockaddr*)&ser_addr,&addrlen);/*显示client端的网络地