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UDP服務器

傳輸層主要應用的協議模型有兩種，一種是TCP協議，另外一種則是UDP協議。TCP協議在網絡通信中占主導地位，絕大多數的網絡通信借助TCP協議完成數據傳輸。但UDP也是網絡通信中不可或缺的重要通信手段。

相較于TCP而言，UDP通信的形式更像是發短信。不需要在數據傳輸之前建立、維護連接。只專心獲取數據就好。省去了三次握手的過程，通信速度可以大大提高，但與之伴隨的通信的穩定性和正確率便得不到保證。因此，我們稱UDP為“無連接的不可靠報文傳遞”。

那么與我們熟知的TCP相比，UDP有哪些優點和不足呢？由于無需創建連接，所以UDP開銷較小，數據傳輸速度快，實時性較強。多用于對實時性要求較高的通信場合，如視頻會議、電話會議等。但隨之也伴隨著數據傳輸不可靠，傳輸數據的正確率、傳輸順序和流量都得不到控制和保證。所以，通常情況下，使用UDP協議進行數據傳輸，為保證數據的正確性，我們需要在應用層添加輔助校驗協議來彌補UDP的不足，以達到數據可靠傳輸的目的。

與TCP類似的，UDP也有可能出現緩沖區被填滿后，再接收數據時丟包的現象。由于它沒有TCP滑動窗口的機制，通常采用如下兩種方法解決：

1)服務器應用層設計流量控制，控制發送數據速度。

2)借助setsockopt函數改變接收緩沖區大小。如：

#include < sys/socket.h >
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);
	int n = 220x1024
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &n, sizeof(n));

C/S模型

由于UDP不需要維護連接，程序邏輯簡單了很多，但是UDP協議是不可靠的，保證通訊可靠性的機制需要在應用層實現。

編譯運行server，在兩個終端里各開一個client與server交互，看看server是否具有并發服務的能力。用Ctrl+C關閉server，然后再運行server，看此時client還能否和server聯系上。和TCP程序的運行結果相比較，體會無連接的含義。

server

#include < string.h >
#include < netinet/in.h >
#include < stdio.h >
#include < unistd.h >
#include < strings.h >
#include < arpa/inet.h >
#include < ctype.h >

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666

int main(void)
{
	struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
	socklen_t cliaddr_len;
	int sockfd;
	char buf[MAXLINE];
	char str[INET_ADDRSTRLEN];
	int i, n;

	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
	printf("Accepting connections ...n");

	while (1) {
		cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
		n = recvfrom(sockfd, buf, MAXLINE,0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
		if (n == -1)
			perror("recvfrom error");
		printf("received from %s at PORT %dn", 
				inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
				ntohs(cliaddr.sin_port));
		for (i = 0; i < n; i++)
			buf[i] = toupper(buf[i]);

		n = sendto(sockfd, buf, n, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
		if (n == -1)
			perror("sendto error");
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

client

#include < stdio.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include < netinet/in.h >
#include < arpa/inet.h >
#include < strings.h >
#include < ctype.h >

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666

int main(int argc, char *argv[])
{
	struct sockaddr_in servaddr;
	int sockfd, n;
	char buf[MAXLINE];

	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

	while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {
		n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
		if (n == -1)
			perror("sendto error");
		n = recvfrom(sockfd, buf, MAXLINE, 0, NULL, 0);
		if (n == -1)
			perror("recvfrom error");
		write(STDOUT_FILENO, buf, n);
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

多播(組播)

組播組可以是永久的也可以是臨時的。組播組地址中，有一部分由官方分配的，稱為永久組播組。永久組播組保持不變的是它的ip地址，組中的成員構成可以發生變化。永久組播組中成員的數量都可以是任意的，甚至可以為零。那些沒有保留下來供永久組播組使用的ip組播地址，可以被臨時組播組利用。

224.0.0.0～224.0.0.255 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，其它地址供路由協議使用；
224.0.1.0～224.0.1.255 是公用組播地址，可以用于Internet；欲使用需申請。
224.0.2.0～238.255.255.255 為用戶可用的組播地址（臨時組地址），全網范圍內有效；
239.0.0.0～239.255.255.255 為本地管理組播地址，僅在特定的本地范圍內有效。

可使用ip ad命令查看網卡編號，如：

itcast$ ip ad
1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state DOWN group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:0a:c4:f4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet6 fe80::20c:29ff:fe0a:c4f4/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever

if_nametoindex 命令可以根據網卡名，獲取網卡序號。

server

#include < stdio.h >
#include < stdlib.h >
#include < sys/types.h >
#include < sys/socket.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include < arpa/inet.h >
#include < net/if.h >

#define SERVER_PORT 6666
#define CLIENT_PORT 9000
#define MAXLINE 1500
#define GROUP "239.0.0.2"

int main(void)
{
	int sockfd, i ;
	struct sockaddr_in serveraddr, clientaddr;
	char buf[MAXLINE] = "itcastn";
	char ipstr[INET_ADDRSTRLEN]; /* 16 Bytes */
	socklen_t clientlen;
	ssize_t len;
	struct ip_mreqn group;

	/* 構造用于UDP通信的套接字 */
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

	bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
	serveraddr.sin_family = AF_INET; /* IPv4 */
	serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* 本地任意IP INADDR_ANY = 0 */
	serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

	/*設置組地址*/
	inet_pton(AF_INET, GROUP, &group.imr_multiaddr);
	/*本地任意IP*/
	inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &group.imr_address);
	/* eth0 -- > 編號 命令：ip ad */
	group.imr_ifindex = if_nametoindex("eth0");
	setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &group, sizeof(group));

	/*構造 client 地址 IP+端口 */
	bzero(&clientaddr, sizeof(clientaddr));
	clientaddr.sin_family = AF_INET; /* IPv4 */
	inet_pton(AF_INET, GROUP, &clientaddr.sin_addr.s_addr);
	clientaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);

	while (1) {
		//fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
		sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, sizeof(clientaddr));
		sleep(1);
	}
	close(sockfd);
	return 0;
}

client

#include < netinet/in.h >
#include < stdio.h >
#include < sys/types.h >
#include < sys/socket.h >
#include < arpa/inet.h >
#include < string.h >
#include < stdlib.h >
#include < sys/stat.h >
#include < unistd.h >
#include < fcntl.h >
#include < net/if.h >

#define SERVER_PORT 6666
#define MAXLINE 4096
#define CLIENT_PORT 9000
#define GROUP "239.0.0.2"

int main(int argc, char *argv[])
{
	struct sockaddr_in serveraddr, localaddr;
	int confd;
	ssize_t len;
	char buf[MAXLINE];

	/* 定義組播結構體 */
	struct ip_mreqn group;
	confd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

	//初始化本地端地址
	bzero(&localaddr, sizeof(localaddr));
	localaddr.sin_family = AF_INET;
	inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0" , &localaddr.sin_addr.s_addr);
	localaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);

	bind(confd, (struct sockaddr *)&localaddr, sizeof(localaddr));

	/*設置組地址*/
	inet_pton(AF_INET, GROUP, &group.imr_multiaddr);
	/*本地任意IP*/
	inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &group.imr_address);
	/* eth0 -- > 編號 命令：ip ad */
	group.imr_ifindex = if_nametoindex("eth0");
	/*設置client 加入多播組 */
	setsockopt(confd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &group, sizeof(group));

	while (1) {
		len = recvfrom(confd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, 0);
		write(STDOUT_FILENO, buf, len);
	}
	close(confd);
	return 0;
}