UDP通信以及本地套接字

1. UDP

1.1 UDP 通信：

UDP服务端创建出来的套接字不是监听套接字，直接就是通信套接字。

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);- 参数：- sockfd : 通信的fd- buf : 要发送的数据- len : 发送数据的长度- flags : 0- dest_addr : 通信的另外一端的地址信息- addrlen : 地址的内存大小ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);- 参数：- sockfd : 通信的fd- buf : 接收数据的数组- len : 数组的大小- flags : 0- src_addr : 用来保存另外一端的地址信息，不需要可以指定为NULL- addrlen : 地址的内存大小

测试代码： 

服务端：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>int main() {// 1.创建一个通信的socketint fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(fd == -1) {perror("socket");exit(-1);}   struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(9999);addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;// 2.绑定int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));if(ret == -1) {perror("bind");exit(-1);}// 3.通信while(1) {char recvbuf[128];char ipbuf[16];struct sockaddr_in cliaddr;int len = sizeof(cliaddr);// 接收数据int num = recvfrom(fd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);printf("client IP : %s, Port : %d\n", inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)),ntohs(cliaddr.sin_port));printf("client say : %s\n", recvbuf);// 发送数据sendto(fd, recvbuf, strlen(recvbuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));}close(fd);return 0;
}
客户端：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>int main() {// 1.创建一个通信的socketint fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(fd == -1) {perror("socket");exit(-1);}   // 服务器的地址信息struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(9999);inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &saddr.sin_addr.s_addr);int num = 0;// 3.通信while(1) {// 发送数据char sendBuf[128];sprintf(sendBuf, "hello , i am client %d \n", num++);sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));// 接收数据int num = recvfrom(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf), 0, NULL, NULL);printf("server say : %s\n", sendBuf);sleep(1);}close(fd);return 0;
}

 1.2 广播：

向子网中多台计算机发送消息，并且子网中所有的计算机都可以接收到发送方发送的消息，每个广
播消息都包含一个特殊的IP地址，这个IP中子网内主机标志部分的二进制全部为1(255)。
a. 只能在局域网中使用。
b. 客户端需要绑定服务器广播使用的端口，才可以接收到广播消息。
IP地址最后一个点后面是主机id，前面是局域网id。 主机id为 0 表示整个网络或子网 ，255为广播。
当一个客户端主机再次连接时，会出现错误，因为广播端口被占用。

设置广播：

// 设置广播属性的函数
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t
optlen);- sockfd : 文件描述符- level : SOL_SOCKET- optname : SO_BROADCAST- optval : int类型的值，为1表示允许广播- optlen : optval的大小

测试代码：

服务端：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>int main() {// 1.创建一个通信的socketint fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(fd == -1) {perror("socket");exit(-1);}   // 2.设置广播属性int op = 1;setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &op, sizeof(op));// 3.创建一个广播的地址struct sockaddr_in cliaddr;cliaddr.sin_family = AF_INET;cliaddr.sin_port = htons(9999);inet_pton(AF_INET, "172.22.11.255", &cliaddr.sin_addr.s_addr);// 4.通信int num = 0;while(1) {char sendBuf[128];sprintf(sendBuf, "hello, client....%d\n", num++);// 发送数据sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));printf("广播的数据：%s\n", sendBuf);sleep(1);}close(fd);return 0;
}
客户端：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>int main() {// 1.创建一个通信的socketint fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(fd == -1) {perror("socket");exit(-1);}   struct in_addr in;// 2.客户端绑定本地的IP和端口struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(9999);addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));if(ret == -1) {perror("bind");exit(-1);}// 3.通信while(1) {char buf[128];// 接收数据int num = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);printf("server say : %s\n", buf);}close(fd);return 0;
}

 

 1.3 组播(多播) ：

单播地址标识单个 IP 接口，广播地址标识某个子网的所有 IP 接口，多播地址标识一组 IP 接口。
单播和广播是寻址方案的两个极端（要么单个要么全部），多播则意在两者之间提供一种折中方
案。多播数据报只应该由对它感兴趣的接口接收，也就是说由运行相应多播会话应用系统的主机上
的接口接收。另外，广播一般局限于局域网内使用，而多播则既可以用于局域网，也可以跨广域网
使用。
a. 组播既可以用于局域网，也可以用于广域网
b. 客户端需要加入多播组，才能接收到多播的数据

组播地址：

IP 多播通信必须依赖于 IP 多播地址，在 IPv4 中它的范围从 224.0.0.0 到 239.255.255.255 ，
并被划分为局部链接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址三类：

 

 设置组播：

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval,
socklen_t optlen);// 服务器设置多播的信息，外出接口- level : IPPROTO_IP- optname : IP_MULTICAST_IF- optval : struct in_addr// 客户端加入到多播组：- level : IPPROTO_IP- optname : IP_ADD_MEMBERSHIP- optval : struct ip_mreq
struct ip_mreq
{/* IP multicast address of group. */struct in_addr imr_multiaddr; // 组播的IP地址/* Local IP address of interface. */struct in_addr imr_interface; // 本地的IP地址
};typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
{in_addr_t s_addr;
};

测试代码：

服务端：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>int main() {// 1.创建一个通信的socketint fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(fd == -1) {perror("socket");exit(-1);}   // 2.设置多播的属性，设置外出接口struct in_addr imr_multiaddr;// 初始化多播地址inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &imr_multiaddr.s_addr);setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &imr_multiaddr, sizeof(imr_multiaddr));// 3.初始化客户端的地址信息struct sockaddr_in cliaddr;cliaddr.sin_family = AF_INET;cliaddr.sin_port = htons(9999);inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &cliaddr.sin_addr.s_addr);// 3.通信int num = 0;while(1) {char sendBuf[128];sprintf(sendBuf, "hello, client....%d\n", num++);// 发送数据sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));printf("组播的数据：%s\n", sendBuf);sleep(1);}close(fd);return 0;
}

服务端主要的任务是加入指定的多播组，以及设置套接字选项来指定要使用的外出接口，以便能够发送数据到指定的多播组。服务端不需要绑定到特定的 IP 地址和端口号上，因为它不需要接收其他主机的连接请求，而是作为一个多播组的成员，接收来自该多播组的数据。

 客户端：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>int main() {// 1.创建一个通信的socketint fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(fd == -1) {perror("socket");exit(-1);}   struct in_addr in;// 2.客户端绑定本地的IP和端口struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(9999);addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));if(ret == -1) {perror("bind");exit(-1);}struct ip_mreq op;inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &op.imr_multiaddr.s_addr);op.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;// 加入到多播组setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &op, sizeof(op));// 3.通信while(1) {char buf[128];// 接收数据int num = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);printf("server say : %s\n", buf);}close(fd);return 0;
}

在多播组中，通常成员的 IP 地址相同（即多播组的 IP 地址相同），而成员的端口号通常也是相同的。这样可以确保多播组内的成员都能正确接收到发送到指定端口的数据。加入多播组时通常需要使用 bind() 函数将套接字绑定到特定的本地端口和地址上。

2. 本地套接字

简介：

本地套接字的作用：本地的进程间通信
有关系的进程间的通信
没有关系的进程间的通信
本地套接字实现流程和网络套接字类似，一般采用TCP的通信流程。 
// 本地套接字通信的流程 - tcp
// 服务器端
1. 创建监听的套接字int lfd = socket(AF_UNIX/AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);2. 监听的套接字绑定本地的套接字文件 -> server端struct sockaddr_un addr;// 绑定成功之后，指定的sun_path中的套接字文件会自动生成。bind(lfd, addr, len);3. 监听listen(lfd, 100);4. 等待并接受连接请求struct sockaddr_un cliaddr;int cfd = accept(lfd, &cliaddr, len);5. 通信接收数据：read/recv发送数据：write/send6. 关闭连接close();// 客户端的流程
1. 创建通信的套接字int fd = socket(AF_UNIX/AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);2. 监听的套接字绑定本地的IP 端口struct sockaddr_un addr;// 绑定成功之后，指定的sun_path中的套接字文件会自动生成。bind(lfd, addr, len);3. 连接服务器struct sockaddr_un serveraddr;connect(fd, &serveraddr, sizeof(serveraddr));4. 通信接收数据：read/recv发送数据：write/send5. 关闭连接close();
// 头文件: sys/un.h
#define UNIX_PATH_MAX 108
struct sockaddr_un {sa_family_t sun_family; // 地址族协议 af_localchar sun_path[UNIX_PATH_MAX]; // 套接字文件的路径, 这是一个伪文件, 大小永远=0
};

在绑定套接字之前，需要确保指定的路径不存在已存在的文件，否则 bind() 函数会失败。为了避免这种情况，可以在 bind() 函数调用之前调用 unlink() 函数删除可能存在的同名文件。这样就可以确保在绑定套接字时不会因为文件已存在而失败。 

测试代码：

服务端：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>int main() {// 1.创建一个通信的socketint fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(fd == -1) {perror("socket");exit(-1);}   struct in_addr in;// 2.客户端绑定本地的IP和端口struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(9999);addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));if(ret == -1) {perror("bind");exit(-1);}struct ip_mreq op;inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &op.imr_multiaddr.s_addr);op.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;// 加入到多播组setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &op, sizeof(op));// 3.通信while(1) {char buf[128];// 接收数据int num = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);printf("server say : %s\n", buf);}close(fd);return 0;
}

 客户端：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/un.h>int main() {unlink("client.sock");// 1.创建套接字int cfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);if(cfd == -1) {perror("socket");exit(-1);}// 2.绑定本地套接字文件struct sockaddr_un addr;addr.sun_family = AF_LOCAL;strcpy(addr.sun_path, "client.sock");int ret = bind(cfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));if(ret == -1) {perror("bind");exit(-1);}// 3.连接服务器struct sockaddr_un seraddr;seraddr.sun_family = AF_LOCAL;strcpy(seraddr.sun_path, "server.sock");ret = connect(cfd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));if(ret == -1) {perror("connect");exit(-1);}// 4.通信int num = 0;while(1) {// 发送数据char buf[128];sprintf(buf, "hello, i am client %d\n", num++);send(cfd, buf, strlen(buf) + 1, 0);printf("client say : %s\n", buf);// 接收数据int len = recv(cfd, buf, sizeof(buf), 0);if(len == -1) {perror("recv");exit(-1);} else if(len == 0) {printf("server closed....\n");break;} else if(len > 0) {printf("server say : %s\n", buf);}sleep(1);}close(cfd);return 0;
}

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