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在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，無(wú)論是數(shù)據(jù)傳輸還是通信都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而Linux操作系統(tǒng)作為一款廣泛應(yīng)用的操作系統(tǒng)，其UDP（User Datagram Protocol）數(shù)據(jù)傳輸也成為了網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的一部分。本文將通過(guò)圖解的方式，讓讀者更好地了解Linux中UDP數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗瓦^(guò)程。
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什么是UDP協(xié)議？
UDP協(xié)議是一種無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，它不像TCP那樣需要建立連接，以鏈路為基礎(chǔ)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。UDP協(xié)議的特點(diǎn)是傳輸速度快，但可靠性不如TCP協(xié)議，因?yàn)樗粚?duì)傳輸過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制，只是將數(shù)據(jù)報(bào)從源到目的地進(jìn)行簡(jiǎn)單傳輸。因此，很多需要快速傳輸數(shù)據(jù)而對(duì)可靠性要求不高的應(yīng)用程序，如視頻、音頻等，都采用UDP協(xié)議進(jìn)行傳輸。
UDP協(xié)議的傳輸方式
1. 發(fā)送端利用create_socket()函數(shù)創(chuàng)建套接字，設(shè)置套接字參數(shù)。
2. 發(fā)送端利用sendto()函數(shù)將UDP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給接收端。
3. 接收端利用recvfrom()函數(shù)接收UDP數(shù)據(jù)報(bào)。
4. 進(jìn)程關(guān)閉套接字。
UDP數(shù)據(jù)報(bào)格式
UDP數(shù)據(jù)報(bào)頭部固定占用8個(gè)字節(jié)，包含以下字段：
源端口：2個(gè)字節(jié)，表示發(fā)送端口。
目標(biāo)端口：2個(gè)字節(jié)，表示接收端口。
總長(zhǎng)度：2個(gè)字節(jié)，表示UDP數(shù)據(jù)報(bào)總長(zhǎng)度。
校驗(yàn)和：2個(gè)字節(jié)，為可選項(xiàng)，可用于驗(yàn)證UDP數(shù)據(jù)報(bào)的完整性。
UDP數(shù)據(jù)報(bào)示意圖：
Linux中的UDP傳輸
在Linux中，UDP傳輸也是通過(guò)socket進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，其具體過(guò)程如下：
1. 創(chuàng)建UDP套接字
首先需要調(diào)用socket()函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)套接字，指定ADDRESS_FAMI為AF_INET（IP協(xié)議族），SOCK_DGRAM為IP協(xié)議類型，最后一個(gè)參數(shù)為0，該參數(shù)由系統(tǒng)自動(dòng)選擇合適的協(xié)議。
2. 綁定套接字
創(chuàng)建好套接字后，需要使用bind()函數(shù)將套接字綁定到本機(jī)的IP地址和端口號(hào)上。綁定后，即可接收其他主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的UDP數(shù)據(jù)報(bào)。
3. 發(fā)送UDP數(shù)據(jù)報(bào)
使用sendto()函數(shù)向指定目標(biāo)IP地址和端口號(hào)發(fā)送UDP數(shù)據(jù)報(bào)，該函數(shù)的參數(shù)包括發(fā)送端套接字、UDP數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)容、UDP數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度、目標(biāo)地址和端口號(hào)。
4. 接收UDP數(shù)據(jù)報(bào)
使用recvfrom()函數(shù)接收發(fā)送端發(fā)送過(guò)來(lái)的UDP數(shù)據(jù)報(bào)，該函數(shù)的參數(shù)包括接收端套接字、接收緩沖區(qū)、緩沖區(qū)長(zhǎng)度、接收數(shù)據(jù)報(bào)來(lái)源的IP地址和端口號(hào)。
5. 關(guān)閉套接字
使用close()函數(shù)關(guān)閉套接字。
Linux UDP傳輸示意圖：
UDP協(xié)議雖然不太可靠，但是由于其傳輸速度快，因此在音視頻、實(shí)時(shí)游戲等應(yīng)用場(chǎng)景中應(yīng)用廣泛。在Linux中，UDP傳輸也是通過(guò)socket進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，需要進(jìn)行套接字的創(chuàng)建、綁定、發(fā)送和接收等操作。了解UDP數(shù)據(jù)報(bào)的格式和UDP傳輸過(guò)程，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)非常有幫助。
成都網(wǎng)站建設(shè)公司-創(chuàng)新互聯(lián),建站經(jīng)驗(yàn)豐富以策略為先導(dǎo)10多年以來(lái)專注數(shù)字化網(wǎng)站建設(shè),提供企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),高端網(wǎng)站設(shè)計(jì),響應(yīng)式網(wǎng)站制作,設(shè)計(jì)師量身打造品牌風(fēng)格,熱線:028-86922220UDP和Socket通信步驟
這是在網(wǎng)上找到的，希望對(duì)你有所幫助。
sockets（套接數(shù)神字）編程有三種，流式套接字（SOCK_STREAM），數(shù)據(jù)報(bào)套接字（SOCK_DGRAM），原始套接字（SOCK_RAW）；
WINDOWS環(huán)境下TCP/UDP編程步驟：
1. 基于褲畢巖TCP的socket編程是采用的流式套接字。
在這個(gè)程序中，將兩個(gè)工程添加到一個(gè)工作區(qū)。要鏈接一個(gè)ws2_32.lib的庫(kù)文件。
服務(wù)器端編程的步驟：
1：加載套接字庫(kù)，創(chuàng)建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：綁定套接字到一個(gè)IP地址和一個(gè)端口上(bind())；
3：將套接字設(shè)置為監(jiān)聽(tīng)模式等待連接請(qǐng)求(listen())；
4：請(qǐng)求到來(lái)后，接受連接請(qǐng)求，返回一個(gè)新的對(duì)應(yīng)于此次連接的套接字(accept())；
5：用返回的套接字和客戶端進(jìn)行通信(send()/recv())；
6：返回，等待另一連接請(qǐng)求；
7：關(guān)閉套接字，關(guān)閉加載的套接字庫(kù)(closesocket()/WSACleanup())。
服務(wù)器端代碼如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
listen(sockSrv,5);
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
while(1)
{
SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
char sendBuf;
sprintf(sendBuf,”Welcome %s to here!”,inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
char recvBuf;
recv(sockConn,recvBuf,50,0);
printf(“%s\n”,recvBuf);
closesocket(sockConn);
}
}
客戶端編程的步驟：
1：加載套接字庫(kù)，創(chuàng)建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：向服務(wù)器發(fā)出胡御連接請(qǐng)求(connect())；
3：和服務(wù)器端進(jìn)行通信(send()/recv())；
4：關(guān)閉套接字，關(guān)閉加載的套接字庫(kù)(closesocket()/WSACleanup())。
客戶端的代碼如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(“127.0.0.1”);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
char recvBuf;
recv(sockClient,recvBuf,50,0);
printf(“%s\n”,recvBuf);
send(sockClient,”hello”,strlen(“hello”)+1,0);
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}
2.基于UDP的socket編程是采用的數(shù)據(jù)報(bào)套接字。
在這個(gè)程序中，將兩個(gè)工程添加到一個(gè)工作區(qū)。同時(shí)還要鏈接一個(gè)ws2_32.lib的庫(kù)文件。
服務(wù)器端編程的步驟：
1：加載套接字庫(kù)，創(chuàng)建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：綁定套接字到一個(gè)IP地址和一個(gè)端口上(bind())；
3：等待和接收數(shù)據(jù)(sendto()/recvfrom())；
4：關(guān)閉套接字，關(guān)閉加載的套接字庫(kù)(closesocket()/WSACleanup())。
服務(wù)器端代碼如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 )
{
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(7003);
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
char recvBuf;
SOCKADDR addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
recvfrom(sockSrv,recvBuf,50,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
printf(“%s\n”,recvBuf);
closesocket(sockSrv);
WSACleanup();
}
對(duì)于基于UDP的socket客戶端來(lái)說(shuō)，要進(jìn)行如下步驟：
1：創(chuàng)建一個(gè)套接字(socket)；
2：向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)(sendto);
3：關(guān)閉套接字；
代碼如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
SOCKADDR_IN addrClient;
addrClient.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(“127.0.0.1”);
addrClient.sin_family=AF_INET;
addrClient.sin_port=htons(8889);
SOCKADDR_IN addrSrv;
sendto(sockClient,”hi”,3,0,(SOCKADDR*)&addrClient,sizeof(SOCKADDR));
}
LINUX環(huán)境下TCP/UDP編程步驟：
TCP編程步驟：
一. 服務(wù)端：
1.socket(int domain,int type,int protocol):建立套接字；
2 .bind(int sockid,struct sockaddr *addrp,socklen_t addrlen):把本機(jī)地址和端口跟上一步建立的socket綁定在一起；
3.listen(int sockid,int qsize):監(jiān)聽(tīng)某套接字;
4.fd=accept(int sockid,struct sockaddr *callerid,socklen_t *addrlenp):等待某套接字接收信息；
5.recv(int fd,void *buf,size_t nbytes,int flags):從套接字接收數(shù)據(jù);
6.close(fd) 和close(sockid)
二.客戶端：
1. socket():建立套接字；
2.connect(int sockid,struct sockaddr *serv_addrp,socklen_t addrlen):連接到服務(wù)器；
3. send(int sockfd,const void *buf,size_t nbytes,int flags):發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器.
4. close(sockid);
UDP編程步驟：
一，服務(wù)端：
1. socket():同上；
2. bind():同上；
3. recvfrom(int sockfd,void*buff,size_t nbytes,int flags,struct sockaddr*from,socklen_t*addrlen):在套接字口接收數(shù)據(jù)，并且記錄下接收到的數(shù)據(jù)來(lái)源;一定要注意這里的參數(shù)addrlen，它不僅是函數(shù)的輸出，也是函數(shù)的輸入！所以要在調(diào)用該函數(shù)之前對(duì)addrlen賦值sizeof(struct sockaddr)。否則返回的地址from將會(huì)出錯(cuò)！
4. close(sockfd);
二. 客戶端：
1. socket();同上；
2. sendto(int sockfd,const void*buff,size_t nbytes,int flags,const struct sockaddr*to,socklen_t addrlen):往指定的地址發(fā)送數(shù)據(jù)；
3. close(sockfd);
UDP Server程序
1、編寫(xiě)UDP Server程序的步驟
(1)使用socket()來(lái)建立一個(gè)UDP socket，第二個(gè)參數(shù)為SOCK_DGRAM。
(2)初始化sockaddr_in結(jié)構(gòu)的變量，并賦值。sockaddr_in結(jié)構(gòu)定義：
struct sockaddr_in {
uint8_t sin_len;
sa_family_t sin_family;
in_port_t sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero;
};
這里使用“08”作為服務(wù)程序的端口，使用“INADDR_ANY”作為姿凱綁定的IP地址即任何主機(jī)上的地址。
(3)使用bind()把上面的socket和定義的IP地址和端口綁定。這里檢查bind()是否執(zhí)行成功，如果有錯(cuò)誤就退出。這樣可以防止服務(wù)程序重復(fù)運(yùn)行的問(wèn)題。
(4)進(jìn)入無(wú)限循環(huán)程序，使用recvfrom()進(jìn)入等待狀態(tài)，直到接收到客戶程序發(fā)送的數(shù)據(jù)，就處理收到的數(shù)據(jù)，并向客戶程序發(fā)送反饋。這里是直接把收到的數(shù)據(jù)發(fā)回給客戶程序。
2、udpserv.c程序內(nèi)容：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8888
void do_echo(int sockfd, struct sockaddr *pcliaddr, socklen_t clilen)
{
int n;
socklen_t len;
char mesg;
for(;;)
{
len = clilen;
/* waiting for receive data */
n = recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len);
/* sent data back to client */
sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len);
}
}
int main(void)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /* create a socket */
/* init servaddr */
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
/* bind address and port to socket */
if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1)
{
perror(“bind error”);
exit(1);
}
do_echo(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
return 0;
}
UDP Client程序
1、編寫(xiě)UDP Client程序的步驟
(1)初始化sockaddr_in結(jié)構(gòu)舉冊(cè)伍的變量，并賦值。這里使用“8888”作為連接的服務(wù)程序的端口，從命令行參數(shù)讀取IP地址，并且判斷IP地址是否符合要求。
(2)使用socket()來(lái)建立一個(gè)UDP socket，第二個(gè)參數(shù)為SOCK_DGRAM。
(3)使用connect()來(lái)建立與服務(wù)程序的連接。與TCP協(xié)議不同，UDP的connect()并沒(méi)有與服務(wù)程序三次握手。上面我們說(shuō)了UDP是非連接的，實(shí)際上也可以是連接的。使用連接的UDP，kernel可以直接返回錯(cuò)誤信息給用戶程序，從而避免由于沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)而導(dǎo)致調(diào)用recvfrom()一直等待下去，看上去好像客戶程序沒(méi)有反應(yīng)一樣。
(4)向服務(wù)程序發(fā)送數(shù)據(jù)，因?yàn)槭褂眠B接的UDP，所以使用write()來(lái)替代sendto()。這里的數(shù)據(jù)直接從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀取用戶輸入。正或
(5)接收服務(wù)程序發(fā)回的數(shù)據(jù)，同樣使用read()來(lái)替代recvfrom()。
(6)處理接收到的數(shù)據(jù)，這里是直接輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出上。
2、udpclient.c程序內(nèi)容：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8888
void do_cli(FILE *fp, int sockfd, struct sockaddr *pservaddr, socklen_t servlen)
{
int n;
char sendline, recvline;
/* connect to server */
if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)pservaddr, servlen) == -1)
{
perror(“connect error”);
exit(1);
}
while(fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL)
{
/* read a line and send to server */
write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
/* receive data from server */
n = read(sockfd, recvline, MAXLINE);
if(n == -1)
{
perror(“read error”);
exit(1);
}
recvline = 0; /* terminate string */
fputs(recvline, stdout);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in srvaddr;
/* check args */
if(argc != 2)
{
printf(“usage: udpclient \n”);
exit(1);
}
/* init servaddr */
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
if(inet_pton(AF_INET, argv, &servaddr.sin_addr)
{
printf(” is not a valid IPaddress\n”, argv);
exit(1);
}
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
do_cli(stdin, sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
return 0;
}
運(yùn)行例子程序
1、編譯例子程序
使用如下命令來(lái)編譯例子程序：
gcc -Wall -o udpserv udpserv.c
gcc -Wall -o udpclient udpclient.c
編譯完成生成了udpserv和udpclient兩個(gè)可執(zhí)行程序。
2、運(yùn)行UDP Server程序
執(zhí)行./udpserv &命令來(lái)啟動(dòng)服務(wù)程序。我們可以使用netstat -ln命令來(lái)觀察服務(wù)程序綁定的IP地址和端口，部分輸出信息如下：
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 0.0.0.0:.0.0.0:* LISTEN
tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* LISTEN
tcp 0 0 0.0.0.0:6000 0.0.0.0:* LISTEN
tcp.0.0.1:631 0.0.0.0:* LISTEN
udp 0 0 0.0.0.0:.0.0.0:*
udp 0 0 0.0.0.0:8888 0.0.0.0:*
udp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:*
udp 0 0 0.0.0.0:882 0.0.0.0:*
可以看到udp處有“0.0.0.0:8888”的內(nèi)容，說(shuō)明服務(wù)程序已經(jīng)正常運(yùn)行，可以接收主機(jī)上任何IP地址且端口為8888的數(shù)據(jù)。
如果這時(shí)再執(zhí)行./udpserv &命令，就會(huì)看到如下信息：
bind error: Address already in use
說(shuō)明已經(jīng)有一個(gè)服務(wù)程序在運(yùn)行了。
3、運(yùn)行UDP Client程序
執(zhí)行./udpclient 127.0.0.1命令來(lái)啟動(dòng)客戶程序，使用127.0.0.1來(lái)連接服務(wù)程序，執(zhí)行效果如下：
Hello, World!
Hello, World!
this is a test
this is a test
^d
輸入的數(shù)據(jù)都正確從服務(wù)程序返回了，按ctrl+d可以結(jié)束輸入，退出程序。
如果服務(wù)程序沒(méi)有啟動(dòng)，而執(zhí)行客戶程序，就會(huì)看到如下信息：
$ ./udpclient 127.0.0.1
test
read error: Connection refused
說(shuō)明指定的IP地址和端口沒(méi)有服務(wù)程序綁定，客戶程序就退出了。這就是使用connect()的好處，注意，這里錯(cuò)誤信息是在向服務(wù)程序發(fā)送數(shù)據(jù)后收到的，而不是在調(diào)用connect()時(shí)。如果你使用tcpdump程序來(lái)抓包，會(huì)發(fā)現(xiàn)收到的是ICMP的錯(cuò)誤信息。
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新聞標(biāo)題：圖解LinuxUDP數(shù)據(jù)傳輸(linuxudp如何傳輸數(shù)據(jù)圖解)
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