基于UDP丢包统计程序设计

资源下载地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/85897389
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UDP 通信程序设计

【实验名称】

基于 UDP 丢包统计程序设计

【实验目的】

选择一个操作系统（Linux 或者 Windows），编制 UDP/IP 通信程序，完成一定的通信功能。

【实验要求】

在发送 UDP 数据包时做一个循环，连续发送 100 个数据包；在接收端统计丢失的数据包。

实验时，请运行 Wireshark 软件，对通信时的数据包进行跟踪分析。

【实验原理】

以上为一般 UDP 网络编程的流程图，在本次实验中仅涉及客户端发送数据和服务器接收数据，因此本次实验的实

验流程图如下：

【实验内容】根据流程图开始编程，下面进行代码分析：

客户端代码 UDP_Cli.cpp

1.1 /创建 Socket/

SOCKET sockCli = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
if (sockCli < 0)
{   cout << "Failed." << endl;
    return -1;
}
cout << "Create socket successfully." << endl;

调用库函数 socket 创捷套接字，若返回值 <0 则说明创建套接字失败，退出程序。

socket 声明如下：

WINSOCK_API_LINKAGE SOCKET WSAAPI socket(int af,int type,int protocol);

第一个参数指明了协议簇，目前支持 5 种协议簇，最常用的有 AF_INET(IPv4 协议)和 AF_INET6(IPv6 协议)；第二个参数指明套接口类型，有三种类型可选：SOCK_STREAM(字节流套接口)、SOCK_DGRAM(数据报套接口)和 SOCK_RAW(原始套接口)；如果套接口类型不是原始套接口，那么第三个参数就为 0。 在本次实验中使用 AF_INET 协议簇，SOCK_DGRAM 数据报接口，第三个参数为 UDP 的 protocol。

/*向指定地址和端口收发数据*/
char recvBuf[BUFSIZE];      //接受数据的缓冲区     string sendBu= "Hello server! This is a packet. Data：";      //发送数据的缓冲区     char tmp[BUFSIZE];
SOCKADDR_IN addr_server; //服务器的地址数据结构     addr_server.sin_family = AF_INET;
addr_server.sin_port = htons(6666);                        //端口号为6666     addr_server.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");   //127.0.0.1为本电脑IP地址     int server_len = sizeof(addr_server);     for (int i = 1; i <= 100; i++){
itoa((rand() % 100000), tmp, 10);
string sendBuf = sendBu + tmp;
err = sendto(sockCli, sendBuf.data(), sendBuf.size(), 0, (SOCKADDR *)&addr_server,  sizeof(SOCKADDR)); //发送         if (err < 0){             cout << "Sendto failed."<< endl;             return -1;
}         else {
    cout << "Packet " << i << " has been sent." << endl;
}
}

使用 sendto 函数向客户端发送 100 个数据包，若发送成功则输出报告，失败则退出程序。每个数据包包括一句固定的问候语和需要发送的数据，在这里为 0~99999 的一个随机数，以字节为单位发送。

WINSOCK_API_LINKAGE int WSAAPI sendto(SOCKET s,const char *buf,int len,int flags,const str uct sockaddr *to,int tolen);

sendto 函数：UDP 使用 sendto()函数发送数据，他类似于标准的 write()，但是在 sendto()函数中要指明目的地址。前三个参数等同于函数 read()的前三个参数，flags 参数是传输控制标志。参数 to 指明数据将发往的协议地址，他的大小由 addrlen 参数来指定。

它返回发送数据的长度大于或等于 0 说明发送成功，失败则返回-1。

/*关闭套接字*/
closesocket(sockCli);

发送完毕后关闭套接字。

服务端代码 UDP_Ser.cpp

1.2 /创建 Socket/

int sockSev = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
if (sockSev < 0)
{   cout << "Failed to create socket." << endl;
    return -1;
}
cout << "Create socket successfully." << endl;

过程和客户端大致相同。

1.3 /绑定 socket 和端口号/

SOCKADDR_IN addr_server;                                    //服务器的地址数据结构     addr_server.sin_family = AF_INET;     addr_server.sin_port = htons(6666);                        //端口号为6666     addr_server.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("172.19.1.207");   //172.19.1.207为本电脑IP 地址
if (bind(sockSev, (SOCKADDR *)&addr_server, sizeof(addr_server)) == SOCKET_ERROR)
{   cout<<"Failed to bind."<< endl;
    closesocket(sockSev);
    WSACleanup();
    return 0;
}     else
    cout << "Bind successfully." << endl;

创建服务器的地址数据结构并对其进行协议簇、端口号和 IP 地址的配置，再使用 bind 函数将创建好的 socket 绑定到该地址上。

WINSOCK_API_LINKAGE int WSAAPI bind(SOCKET s,const struct sockaddr *name,int namelen);

• bind 函数描述：把一个地址族中的特定地址赋给 socket 参数解释： s：指的是通过 socket()创建的描述字，唯一标识一个 socket。
• name：一个指针，指向要绑定的协议地址。
• namelen：该地址结构体的长度

/*向指定地址和端口收发数据*/
char recvBuf[BUFSIZE];      //接受数据的缓冲区
SOCKADDR_IN addr_client;            //用于接收用户的ip地址和端口号等信息     int client_len = sizeof(addr_client);     int count = 0;     while(true){
int last = recvfrom(sockSev, recvBuf, BUFSIZE, 0, (SOCKADDR *)&addr_client, &clien t_len);
if (last <= 0)
{   cout << "Recvfrom Error!" << endl;
    continue;
}         else {
    cout << "Recvfrom:" << setw(7) << recvBuf;
    cout << "   Count:" << ++count << endl;
}
}

使用 recvfrom 函数监听发送来的数据，若接收成功则输出结果。同时使用 count 来累计成功接收到的数据包的个数。

WINSOCK_API_LINKAGE int WSAAPI recvfrom(SOCKET s,char *buf,int len,int flags,struct socka ddr *from,int *fromlen);

参数解释： s：标识一个已连接套接口的描述字。

buf：接收数据缓冲区。 len：缓冲区长度。 flags：调用操作方式。 from：（可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。 fromlen：（可选）指针，指向 from 缓冲区长度值。

由于 Windows 系统下使用 socket 需进行注册，注册过程如下：

• 【实验结果】
• 局域网环境下：
• 同时运行客户端程序和服务器程序，客户端界面如下：

可以看到 socket 创建成功，并陆续向目的地址发送数据包。

成功发送 100 个数据包，如下所示：

此时在服务器端看到服务器的 socket 创建成功，并成功 bind 上本机地址，开始陆续接收到来自客户端发送的数据，同时统计接收到的数据包的数量。

最终成功接收到 100 个数据包，无丢包的情况发生：

同时使用 wireshark 抓取数据包，可以看到 127.0.0.1（本机地址）发送了 100 个 UDP 类型的数据包：

可以看到发送方的 ip 地址（主机地址）目的地的 ip 地址（也是主机地址）均为 127.0.0.1，目的地端口为 6666，正是本次实验所使用的端口。

互联网环境下运行客户端程序，向目的地址发送 100 个数据包，可以看到每发送一个数据包就显示了发送成功，同时监听到发回来的信号：

最终成功发送 100 个数据包，成功接收到发回的 100 个数据包。

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