linux系统编程-网络-udp（28）

2024-08-29 01:04
文章标签 linux 系统 编程 udp 网络 28

本文主要是介绍linux系统编程-网络-udp（28），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

附：指令

1、OSI 模型 ===》开放系统互联模型 ==》分为7层：

2、TCP/IP协议族：

TCP编程基础知识：

1、网络基础 ===》A B C D E 类

2、网络接口

3、网络字节序 ===》大端存储

数字转换函数：

主机转网络：uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

网络转主机：host to net

主机转网络：in_addr_t inet_addr(const char *cp);

网络转主机：char *inet_ntoa(struct in_addr in);

网络编程之 UDP 用户数据报

int socket(int domain, int type, int protocol);

参数

返回值

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参数

关键注意事项

常见错误

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

参数

返回值

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

参数

返回值

eg：以下是一个简单示例

hw1：使用udp实现文件的复制

hw2：使用udp实现两个人的聊天，一方发送#quit则两方都退出

附：指令

set mouse=a 可以使用光标，但是不能右键，只能选中使用y，d，p

set mouse= 禁止使用光标，只能通过移动上下键来移动光标，shift+v选中一行，ctrl+v碎片选中

sudo vim /etc/network/interfaces

sudo /etc/init.d/networking restart sudo reboot

192.168.0.0

192.168.0.1 route

192.168.0.255 boardcast

801.n.g

单机上网的配置：

1、有网络接口并插入网线。

2、有ip地址

3、配置网络设置

ip: ifconfig ethX X.X.X.X/24 up ifconfig ens33 192.168.0.13/24 up 255.255.255.0

网关： route add default gw x.x.x.x

DNS： vi /etc/resolv.conf ==>nameserver 8.8.8.8

测试：ping www.baidu.com

netstat -anp

open system interconnect

1、OSI 模型 ===》开放系统互联模型 ==》分为7层：

理想模型 ==》尚未实现

应用层 表示层 加密解密 gzip

会话层 网络断开，连接状态，keep-close keep-alive

传输层tcp udp 协议 文件 视频，音频

网路层ip NAT

链路层 交换机 数据的格式化 帧 校验

物理层 100Mb/8 Gbits 100MB 同轴电缆 10Gb 2.4G 5G

TCP/IP模型 ==》网际互联模型 ==》分为4层：

实用模型 ===》工业标准

tcp/ip协议栈

应用层 ====》应用程序

传输层 ====》端口号tcp udp

网络层 ====》IP 地址

接口层 ====》网卡 驱动 1GB

2、TCP/IP协议族：

www.taobao.com ---> 192.168.0.19

www.voa.com vpn dns 域名解析

DHCP 动态配置主机ip

应用层： HTTP TFTP FTP SNMP DNS ...

传输层： TCP UDP 56k猫

网络层： IP ICMP（ping） RIP OSPF IGMP ...

物理层： ARP RARP ... ip--->mac (ARP地址解析协议)

TCP编程基础知识：

1、网络基础 ===》A B C D E 类

010 3333344444

IP地址 == 网络位 + 主机位

IP地址的分类: 点分十进制 ipv4 712934

A类: 超大规模性网络 一位做网络位

8 8 8 8

1.0.0.0 - 126.255.255.255 126.1.1.1

126.1.1.2

255.0.0.0 私有:

10.0.0.0 - 10.255.255.255

127.0.0.1

B类: 大中规模型网络 二位做网络位

128.0.0.0 - 191.255.255.255

128.2.1.2 128.2.7.2

255.255.0.0

私有:

172.16.0.0 - 172.31.255.255

C类: 中小规模型网络 三位做网络位

192.0.0.0 - 223.255.255.255

255.255.255.0

私有:

192.168.0.0 - 192.168.255.255

静态路由

192.168.0.0

192.168.0.1 网关

192.168.0.255

D类: 组播和广播

224.0.0.0 - 239.255.255.255

192.168.0.255 == 255.255.255.255

235.1.2.3

192.168.1.0

192.168.0.1 网关

192.168.1.255 广播

E类: 实验

240.0.0.0 - 255.255.255.255

C 类网络：

ip地址的前三组是网络地址，第四组是主机地址。

二进制的最高位必须是： 110xxxxx开头

十进制表示范围： 192.0.0.0 -223.255.255.255

默认网络掩码： 255.255.255.0

网络个数： 2^24 个 约 209 万个

主机个数： 2^8 个 254 个+2 ===》1 是网关 1是广播

私有地址： 192.168.x.x 局域网地址。

2、网络接口

1、socket 套接字 ==》BSD socket ==》用于网络通信的一组接口函数。socket api application interface

2、ip+port 地址+端口===》地址用来识别主机

端口用来识别应用程序

port分为TCP port / UDP port 范围都是： 1-65535

约定1000 以内的端口为系统使用。

http 80 www.baidu.com

3306

telnet 21

ssh 22

3、网络字节序 ===》大端存储

12 00 小端 0x12345678

00 12

192.168.0.12

12.0.168.192

00 12

数字转换函数：

#include <arpa/inet.h>

1236234687

主机转网络：uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

ipv4 192.168.0.1 1~65535

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

网络转主机：host to net

net to host

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

字符串转换函数：

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

主机转网络：in_addr_t inet_addr(const char *cp);

inet_addr("192.168.1.20");

cli.sin_addr

网络转主机：char *inet_ntoa(struct in_addr in);

网络编程之 UDP 用户数据报

1、特性： 无链接 不可靠 大数据

2、框架： C/S模式

server：服务器端

client：客户端

int socket(int domain, int type, int protocol);

socket函数用于创建一个新的套接字（socket）。套接字是网络通信的端点，通过它可以进行数据的发送和接收。

#include <sys/socket.h>

参数

  • domain：指定协议族（address family）。常见的有：

    • AF_INET：IPv4协议

    • AF_INET6：IPv6协议

    • AF_UNIX：本地通信

  • type：指定套接字类型。常见的有：

    • SOCK_STREAM：面向连接的流套接字，通常用于TCP

    • SOCK_DGRAM：数据报套接字，通常用于UDP

    • SOCK_RAW：原始套接字，用于底层协议

  • protocol：指定协议。通常可以设置为0，由系统自动选择适当的协议；对于SOCK_STREAM，通常是IPPROTO_TCP；对于SOCK_DGRAM，通常是IPPROTO_UDP。

返回值

  • 成功时返回一个非负整数，表示套接字描述符。

  • 失败时返回-1，并设置errno以指示错误原因。

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

bind函数在网络编程中用于将一个套接字与一个本地地址（即IP地址和端口号）绑定在一起。它在创建服务器端程序时非常重要，因为它使服务器能够在网络中接受来自客户端的连接

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

参数

  • sockfd：由socket函数返回的套接字描述符，指定要绑定的套接字。

  • addr：指向struct sockaddr类型的指针，该结构包含了要绑定的地址信息。通常，使用struct sockaddr_in（IPv4）或struct sockaddr_in6（IPv6）来定义地址。

  • addrlen：addr所指向结构的长度，通常使用sizeof(struct sockaddr_in)或sizeof(struct sockaddr_in6)来设置。

对于IPv4地址，struct sockaddr_in的定义如下：

struct sockaddr_in {short sin_family;      // 地址族，通常为AF_INETunsigned short sin_port;        // 端口号（网络字节序）struct in_addr sin_addr;        // IP地址（网络字节序）
};struct in_addr {uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
};

关键注意事项

  1. 端口号的范围：端口号范围是0到65535。0到1023是“知名端口”范围，通常需要管理员权限来绑定这些端口。1024到49151是“注册端口”，49152到65535是“动态”或“私有”端口。

  2. INADDR_ANY：当sin_addr.s_addr被设置为INADDR_ANY时，套接字将绑定到所有可用的网络接口。如果只想绑定到特定的IP地址，可以将其设置为具体的IP地址。

  3. 错误处理：bind函数可能失败，常见的原因包括端口已被占用、权限不足等。务必检查bind的返回值并处理错误。

常见错误

  • EADDRINUSE：地址已被使用。端口号可能已被其他进程占用。

  • EACCES：权限被拒绝。尝试绑定到受限端口或没有足够权限。

  • EINVAL：无效的参数。addr结构的格式可能不正确。

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

recvfrom函数用于接收来自网络的消息，特别是在使用无连接的套接字（如UDP）时。它不仅接收数据，还可以获取发送者的地址信息。阻塞等待应答！

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

参数

  • sockfd：套接字描述符，由socket函数返回，表示要接收数据的套接字。

  • buf：指向存放接收到的数据的缓冲区的指针。

  • len：缓冲区的大小，以字节为单位，指定最大可接收数据的长度。

  • flags：接收选项，通常设置为0。可以使用MSG_PEEK（窥探数据）等标志。

  • src_addr：指向struct sockaddr结构的指针，用于存放发送者的地址信息。如果不需要发送者的地址信息，可以将其设置为NULL。

  • addrlen：指向socklen_t类型的变量的指针，初始值应为src_addr指向的结构的大小。调用后，它会被设置为实际地址的大小。可以为NULL.

返回值

  • 成功时，返回实际接收到的字节数。如果接收到的数据为空，则返回0（表示对方关闭了连接）。

  • 失败时，返回-1，并设置errno以指示错误原因。

地址信息：如果src_addr和addrlen为NULL，则不会获取发送者的地址信息。

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

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

sendto函数用于通过套接字发送数据，特别适用于无连接的协议（如UDP）。它允许发送数据到指定的地址，而不需要先建立连接。

参数

  • sockfd：套接字描述符，由socket函数返回，表示要发送数据的套接字。

  • buf：指向要发送数据的缓冲区的指针。

  • len：要发送数据的长度，以字节为单位。

  • flags：发送选项，通常设置为0。可以使用MSG_DONTROUTE（避免路由）等标志。

  • dest_addr：指向struct sockaddr结构的指针，表示数据包的目标地址。如果使用IPv4，则通常使用struct sockaddr_in。

  • addrlen：目标地址结构的大小，以字节为单位。对于IPv4，通常是sizeof(struct sockaddr_in)。

返回值

  • 成功时，返回实际发送的字节数。这个值通常与len相同，但可能会小于len，特别是在网络繁忙时。

  • 失败时，返回-1，并设置errno以指示错误原因。

eg：以下是一个简单示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
typedef struct sockaddr * (SA);
int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd  =socket(AF_INET,SOCK_DGRAM ,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");return 1;}//set ip port  man 7 ip struct sockaddr_in server,client;bzero(&server,sizeof(server));bzero(&client,sizeof(client));server.sin_family  = AF_INET;server.sin_port  = htons(50000);// >50000 host to net short server.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.203.128");int ret = bind(sockfd,(SA) &server,sizeof(server));if(-1 == ret){perror("bind");exit(1);}while(1){char buf[1024]={0};socklen_t len = sizeof(client);recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(SA)&client,&len);time_t tm;time(&tm);sprintf(buf,"%s %s",buf,ctime(&tm));sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(SA)&client,sizeof(client));}return 0;
}
wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw== 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
typedef struct sockaddr * (SA);
int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd  =socket(AF_INET,SOCK_DGRAM ,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");return 1;}//set ip port  man 7 ip struct sockaddr_in server;bzero(&server,sizeof(server));server.sin_family  = AF_INET;server.sin_port  = htons(50000);// >50000 host to net short server.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.203.128");while(1){char buf[1024]="hello,this udp test";sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(SA)&server,sizeof(server));bzero(buf,sizeof(buf));recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,NULL,NULL);printf("server:%s",buf);fflush(stdout);sleep(1);}return 0;
}
wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==

hw1：使用udp实现文件的复制

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <fcntl.h>
typedef struct sockaddr * (SA);
int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd  =socket(AF_INET,SOCK_DGRAM ,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");return 1;}//set ip port  man 7 ip struct sockaddr_in server,client;bzero(&server,sizeof(server));bzero(&client,sizeof(client));server.sin_family  = AF_INET;server.sin_port  = htons(50000);// >50000 host to net short server.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;// man 7 ipint ret = bind(sockfd,(SA) &server,sizeof(server));if(-1 == ret){perror("bind");exit(1);}int fd = open("2.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0666);if(-1 == fd){perror("open");return 1;}while(1){char buf[1024]={0};socklen_t len = sizeof(client);int rd_ret = recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(SA)&client,&len);if(0 == strcmp(buf,"^_^")){break;}write(fd,buf,rd_ret);bzero(buf,sizeof(buf));strcpy(buf,"go on");sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(SA)&client,sizeof(client));}close(fd);close(sockfd);return 0;
}
wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw== 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <fcntl.h>
typedef struct sockaddr * (SA);
int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd  =socket(AF_INET,SOCK_DGRAM ,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");return 1;}//set ip port  man 7 ip struct sockaddr_in server;bzero(&server,sizeof(server));server.sin_family  = AF_INET;server.sin_port  = htons(50000);// >50000 host to net short server.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.97");// INADDRANY int fd =  open("/home/linux/1.png",O_RDONLY);if(-1 == fd){perror("open");return 1;}while(1){char buf[1024]={0};int rd_ret = read(fd,buf,sizeof(buf));if(rd_ret<=0){strcpy(buf,"^_^");sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(SA)&server,sizeof(server));break;}sendto(sockfd,buf,rd_ret,0,(SA)&server,sizeof(server));bzero(buf,sizeof(buf));recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,NULL,NULL);}close(fd);close(sockfd);return 0;
}

hw2：使用udp实现两个人的聊天，一方发送#quit则两方都退出

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <signal.h>
typedef struct sockaddr * (SA);
int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd  =socket(AF_INET,SOCK_DGRAM ,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");return 1;}//set ip port  man 7 ip struct sockaddr_in server,client;bzero(&server,sizeof(server));bzero(&client,sizeof(client));server.sin_family  = AF_INET;server.sin_port  = htons(50000);// >50000 host to net short server.sin_addr.s_addr = 0;int ret = bind(sockfd,(SA) &server,sizeof(server));if(-1 == ret){perror("bind");exit(1);}char  buf[512]={0};socklen_t len = sizeof(client);recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(SA)&client,&len);printf("cli addr %s port:%d\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));pid_t pid = fork();if(pid>0){while(1){bzero(buf,sizeof(buf));recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(SA)&client,&len);if(0 == strcmp(buf,"#quit\n")){kill(pid,2);exit(1);}printf("from cli:%s",buf);fflush(stdout);}}else if(0 == pid){while(1){bzero(buf,sizeof(buf));printf("to cli:");fgets(buf,sizeof(buf),stdin);sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(SA)&client,sizeof(client));if(0 == strcmp(buf,"#quit\n")){kill(getppid(),2);exit(1);}}}else {perror("fork");exit(1);}return 0;
}
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <pthread.h>
typedef struct sockaddr * (SA);struct sockaddr_in server;
void* th1(void* arg)
{int sockfd  = *(int*)arg;while(1){char buf[512]={0};recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,NULL,NULL);if(0 == strcmp(buf,"#quit\n")){exit(0);}printf("from ser:%s\n",buf);}return NULL;
}
void* th2(void* arg)
{int sockfd  = *(int*)arg;while(1){char buf[512]={0};printf("to ser:");fgets(buf,sizeof(buf),stdin);sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(SA)&server,sizeof(server));if(0 == strcmp("#quit\n",buf)){exit(0);}}return NULL;
}int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd  =socket(AF_INET,SOCK_DGRAM ,0);if(-1 == sockfd){perror("socket");return 1;}//set ip port  man 7 ip bzero(&server,sizeof(server));server.sin_family  = AF_INET;server.sin_port  = htons(50000);// >50000 host to net short server.sin_addr.s_addr =0;char buf[512]="@_@";sendto(sockfd,buf,strlen(buf),0,(SA)&server,sizeof(server));pthread_t tid1,tid2;pthread_create(&tid1,NULL,th1,&sockfd);pthread_create(&tid2,NULL,th2,&sockfd);pthread_join(tid1,NULL);pthread_join(tid2,NULL);return 0;
}

这篇关于linux系统编程-网络-udp（28）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1116399。

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