基于UDP協(xié)議的Socket編程課件

1、基于UDP協(xié)議的Socket編程,講課人：潘 煒 TelE-mail： 西北工業(yè)大學計算機學院,基于UDP協(xié)議的Socket編程,教學目的和重點,目的 掌握基于UDP協(xié)議的Socket編程方法 重點 基于UDP協(xié)議的Socket編程模型和程序設(shè)計流程,2,基于UDP協(xié)議的Socket編程,知識點,UDP協(xié)議的工作流程 基于UDP協(xié)議的Socket編程模型 服務器程序設(shè)計思路 客戶機程序設(shè)計思路 程序示例分析,3,基于UDP協(xié)議的Socket編程,UDP協(xié)議的特點,UDP協(xié)議的特點： UDP不要求保持一個連接 UDP沒有因接收方認可收到數(shù)據(jù)包（或當數(shù)據(jù)包沒有正確抵達而自

2、動重傳）而帶來的開銷。 設(shè)計UDP的目的是用于短應用和控制消息 UDP要求的網(wǎng)絡(luò)帶寬比TCP更小,4,基于UDP協(xié)議的Socket編程,使用UDP協(xié)議的場合,傳送的數(shù)據(jù)對順序和可靠性要求不高 簡單的發(fā)送接收的一次通信形式 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較少 發(fā)送廣播或多播信息,5,基于UDP協(xié)議的Socket編程,打電話與發(fā)短信的區(qū)別,6,基于UDP協(xié)議的Socket編程,問題,透過現(xiàn)象看本質(zhì) 為什么一個人同時只能應付一個人打來的電話，而可以應付多個人的短信,7,基于UDP協(xié)議的Socket編程,UDP和TCP的區(qū)別,TCP 面向連接，完整的“流” UDP 無連接，一個一個獨立的報文 UDP和TCP的區(qū)別決定了

3、UDP的編程模式和TCP有很大差別,8,基于UDP協(xié)議的Socket編程,接收數(shù)據(jù)recvfrom(,基于UDP協(xié)議的Socket編程模型,服 務 器,綁定套接字bind(,客 戶 機,發(fā)送數(shù)據(jù)sendto(,綁定套接字bind(,數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)傳輸,關(guān)閉套接字closesocket(,創(chuàng)建套接字socket(,初始化套接字WSAStartup(,注銷套接字WSACleanup(,創(chuàng)建套接字socket(,初始化套接字WSAStartup(,發(fā)送數(shù)據(jù)sendto(,接收數(shù)據(jù)recvfrom(,關(guān)閉套接字closesocket(,注銷套接字WSACleanup(,模型（一,9,基于UDP協(xié)議的S

4、ocket編程,基于UDP協(xié)議的Socket編程模型,模型（一）的特點： 應用程序雙份是對等的。使用數(shù)據(jù)報套接字通信時都經(jīng)過6個階段： 初始化套接字接口 創(chuàng)建套接字 綁定套接字 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，交換信息 關(guān)閉套接字 注銷套接字接口,10,基于UDP協(xié)議的Socket編程,基于UDP協(xié)議的Socket編程模型,模型（一）的特點： 雙方必須確切地知道對方的網(wǎng)絡(luò)地址，且將約定好的自己的網(wǎng)絡(luò)地址綁定到自己的套接字上。 每次發(fā)送或接收數(shù)據(jù)報時，所使用的sendto()和recvfrom()中要包括對方的網(wǎng)絡(luò)地址信息。 recvfrom()在沒有收到數(shù)據(jù)前，默認情況下會阻塞，程序不向下執(zhí)行,11,基于UD

5、P協(xié)議的Socket編程,接收數(shù)據(jù)recvfrom(,基于UDP協(xié)議的Socket編程模型,服 務 器,綁定套接字bind(,客 戶 機,發(fā)送數(shù)據(jù)sendto(,數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)傳輸,關(guān)閉套接字closesocket(,創(chuàng)建套接字socket(,初始化套接字WSAStartup(,注銷套接字WSACleanup(,創(chuàng)建套接字socket(,初始化套接字WSAStartup(,發(fā)送數(shù)據(jù)sendto(,接收數(shù)據(jù)recvfrom(,關(guān)閉套接字closesocket(,注銷套接字WSACleanup(,模型（二,12,基于UDP協(xié)議的Socket編程,基于UDP協(xié)議的Socket編程模型,模型（二）的特

6、點： 應用程序雙份是不對等的。服務器要先行啟動，處于被動的等待訪問狀態(tài)；客戶機則可隨時主動請求訪問服務器。 完成一次通信時服務器要經(jīng)過6個階段： 初始化套接字接口 創(chuàng)建套接字 綁定套接字 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，交換信息 關(guān)閉套接字 注銷套接字接口 而客戶機不需要綁定套接字,13,基于UDP協(xié)議的Socket編程,基于UDP協(xié)議的Socket編程模型,模型（二）的特點： 服務器將套接字綁定到周知的端口或指定的端口，且客戶機必須確切地知道服務器端套接字使用的網(wǎng)絡(luò)地址。 客戶機套接字使用動態(tài)分配的自由端口，不需要進行綁定。服務器事先不必知道客戶機套接字使用的網(wǎng)絡(luò)地址。 客戶機必須先發(fā)送數(shù)據(jù)報，服務器收到后

7、才能知道客戶機的地址，才能給客戶機回送數(shù)據(jù)報,14,基于UDP協(xié)議的Socket編程,UDP流程,socket()，創(chuàng)建套接字s,15,基于UDP協(xié)議的Socket編程,sendto(,發(fā)送一個數(shù)據(jù)報 int sendto ( SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR * to, int tolen ); 返回值 成功：返回實際發(fā)送的字節(jié)數(shù) 失?。悍祷豐OCKET_ERROR,指定對端的 地址結(jié)構(gòu),指定對端的 地址結(jié)構(gòu)長度,16,基于UDP協(xié)議的Socket編程,recvfrom(

8、,接收一個數(shù)據(jù)報 int recvfrom ( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags, struct sockaddr FAR* from, int FAR* fromlen ); 返回值 成功：返回實際接收的字節(jié)數(shù) 連接已終止：0 失?。悍祷豐OCKET_ERROR,接收發(fā)過來的 地址結(jié)構(gòu),17,基于UDP協(xié)議的Socket編程,問題,如果返回0，意味著什么,18,基于UDP協(xié)議的Socket編程,答案,TCP 字節(jié)流 可以發(fā)送0字節(jié)報文 若接收到0字節(jié)，意味著連接被優(yōu)雅地關(guān)閉 UDP 數(shù)據(jù)報 可以發(fā)送0字節(jié)報文 若接收到0字節(jié)，意味著報文長

9、度為0并關(guān)閉連接 recvfrom()和sendto()也可以用在TCP中 此時，接收到0字節(jié)意味著連接被優(yōu)雅地關(guān)閉 一般不這樣用,19,基于UDP協(xié)議的Socket編程,s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); struct sockaddr_in localaddr; memset(void *,程序范例 recvfrom(,20,基于UDP協(xié)議的Socket編程,SOCKET s; s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); struct sockaddr_in localaddr; memset(void *,程序范例 send

10、to(,21,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例1,示例1：利用基于UDP協(xié)議的Socket編程實現(xiàn)客戶機與服務器的簡單通信。 服務器啟動后將在8888號端口監(jiān)聽 客戶機啟動后主動連接服務器端并發(fā)送字符串“Hello” 服務器接收并顯示“Hello,服務器,客戶機,Hello,22,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例1,演示UdpClient程序與UdpServer程序間通信,23,基于UDP協(xié)議的Socket編程,TCP流程,accept,24,基于UDP協(xié)議的Socket編程,UDP流程,25,基于UDP協(xié)議的Socket編程,TCP編程模式,main() socket(); bi

11、nd(); listen(); accept();,thread() recv(); send();,thread() recv(); send();,thread() recv(); send();,main() socket(); connect(); send(); recv();,main() socket(); connect(); send(); recv();,main() socket(); connect(); send(); recv();,26,基于UDP協(xié)議的Socket編程,UDP編程模式,main() socket(); bind(); recvfrom(); se

12、ndto(); recvfrom(); sendto(); recvfrom(); sendto();,main() socket(); bind(); sendto(); recvfrom();,main() socket(); bind(); sendto(); recvfrom();,main() socket(); bind(); sendto(); recvfrom();,27,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例2,利用Socket編程實現(xiàn)基于UDP協(xié)議的廣播通信。 通信步驟： 創(chuàng)建數(shù)據(jù)報套接字，只有數(shù)據(jù)報套接字支持廣播通信。 綁定套接字于指定的地址和端口。 通過套接字選項設(shè)置數(shù)

13、據(jù)報套接字的廣播屬性。 通過sendto()函數(shù)發(fā)送廣播信息，只能使用sendto函數(shù)，發(fā)送地址為INADDR_BROADCAST(廣播地址)。 通過recvfrom()函數(shù)接收廣播消息,28,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例2：演示UDP廣播發(fā)送數(shù)據(jù)的例子,宏定義INADDR_BROADCAST 表示廣播地址，即0 xFFFFFFFF,29,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例2：演示UDP廣播發(fā)送數(shù)據(jù)的例子,設(shè)置套接字選項函數(shù)setsockopt() int FAR setsockopt( SOCKET s, int level, int optname, const char F

14、AR *optval, int optlen); s：標識一個套接口的描述字。 level：選項定義的層次；支持SOL_SOCKET、IPPROTO_TCP、 IPPROTO_IP、 IPPROTO_IPv6層次。 optname：需設(shè)置的選項。 optval：指針，指向存放選項值的緩沖區(qū)。 optlen：optval緩沖區(qū)長度,30,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例2：演示UDP廣播發(fā)送數(shù)據(jù)的例子,選項設(shè)置： 讓Socket發(fā)送的數(shù)據(jù)具有廣播特性： BOOL bBroadcast=TRUE; setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(const cha

15、r*,31,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例3,利用Socket編程實現(xiàn)基于UDP協(xié)議的多播通信。 通信步驟： 創(chuàng)建數(shù)據(jù)報套接字。 綁定套接字于指定的地址和端口。 通過套接字選項設(shè)置數(shù)據(jù)報套接字的多播屬性。 通過sendto()函數(shù)發(fā)送組播信息。 通過recvfrom()函數(shù)接收組播消息,32,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例3,利用Socket編程實現(xiàn)基于UDP協(xié)議的多播通信。 多播地址： 224.0.0.0224.0.0.255為預留的組播地址（永久組地址），地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由協(xié)議使用； 224.0.1.0224.0.1.255是公用組播地址，可

16、以用于Internet； 224.0.2.0238.255.255.255為用戶可用的組播地址（臨時組地址），全網(wǎng)范圍內(nèi)有效； 239.0.0.0239.255.255.255為本地管理組播地址，僅在特定的本地范圍內(nèi)有效,33,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例3,利用Socket編程實現(xiàn)基于UDP協(xié)議的組播通信。 IP多播組的加入和離開使用setsockopt()命令來完成： 選項IP_ADD_MEMBERSHIP是加入組； 選項IP_DROP_MEMBERSHIP是脫離組； 使用套接字選項時，必須傳遞一個ip_mreq結(jié)構(gòu) 定義： struct ip_mreq struct in_addr imr_multiaddr; /多播組 struct in_addr imr_interface; /本地IP地址,34,基于UDP協(xié)議的Socket編程,示例3,利用Socket編程實現(xiàn)基于UDP協(xié)議的組播通信。 IP多播組的加入和離開使用setsockopt()命令來完成： 選項IP_ADD_MEMBERSHIP是加入組： setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (char *,35,基于UDP協(xié)議的So