[Linux]-UDP编程

#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int num = 0x00000001;
    
    char* data = (char*)&num;

    if( *data )
    {
        printf("小端存储\n");
    }
    else 
    {
        printf("大端存储\n");
    }
    return 0;
}

【网络字节序和主机字节序】

1.异构计算机传输存在的问题

假如一个主机想要通过网络和另一台主机进行通讯，那么需要先把数据发送到网络上，网络上的字节序又称为网络字节序，默认为大端存储。假如主机A是大端存储，主机B是小端存储，那么主机B接收到的数据就全部是反过来的了

2.网络字节序和主机字节序冲突解决

网络字节序为大端存储，那么发送数据的时候，就需要将发送的数据转为大端存储的格式，接受的时候，把数据由网络字节序的大端存储转化为相应主机字节序

也就是发送的时候，主机字节序转为网络字节序，接受的时候，网络字节序转为主机字节序

【字节序转换函数】

因为主机字节序可能和网络字节序不同，所以发送和接受都需要进行字节序的转换，使用如下函数进行此操作

1.主机字节序转网络字节序（发送数据）

#include <arpa/inet.h>

//IP地址使用
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

//端口号使用
uint16_t htons(uint16_t hostshort);

功能：

将IP地址由主机字节序转为网络字节序

将端口号由主机字节序转为网络字节序

参数

IP地址

端口号

返回值

转化后的字节序

2.网络字节序转主机字节序

#include <arpa/inet.h>

//IP地址使用
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

//端口使用
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

功能：

将IP地址由网络字节序转为主机字节序

将端口号由网络字节序转为主机字节序

参数

IP地址

端口号

返回值

转化后的字节序

【地址转换函数】

我们平常看到的网络IP地址，比如说192.569.4.6这种叫做点分十进制位，计算机是不会识别的，计算机识别的是一个无符号的32位地址，点分十进制位只是为了让我们看起来更加的直观。

1.将点分十进制转化为32位无符号整型

#include <arpa/inet.h>

int inet_pton(int family, const char *src, void *dst);

功能

将一个点分十进制位转为计算机可识别的无符号三十二位整型

参数

family：地址族

AF_INET：IPv4 常用

AF_INET6：IPv6

src：点分十进制串

dst：32位无符号整型地址

返回值

成功：1

失败：其他

1.1将点分十进制转为计算机识别的IP

#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //定义一个32位无符号整型来接受
    unsigned int ip;
    char my_ip[] = "192.166.4.6";
    inet_pton(AF_INET, my_ip, &ip);
    printf("转化前的点分十进制位为 %s ,转化后的32位无符号为 %u ",my_ip,ip);
    return 0;
}

2.将32位无符号整型转化为点分十进制

#include <arpa/inet.h>

const char *inet_ntop(int af, const void *src,
                      char *dst, socklen_t size);

功能

将32位无符号整型转为点分十进制

参数

af：地址族

src：32位无符号数

dst：点分十进制数串

size：点分十进制串长度（一般使用IPv4 也就是16）

#define INET_ADDRSTRLEN 16 //ipv4

#define INET6_ADDRSTRLEN46 //ipv6

返回值

成功：字符串首地址

失败：NULL

2.1计算机识别IP向点分十进制的转换

#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //定义一个32位无符号数据
    //使用一个连续的无符号字符表示，更直观
    unsigned char add[4] = {192,58,4,3};

    //接受点分十进制串
    char data[17] = "";
    inet_ntop(AF_INET,add,data,16);

    printf("转化后的点分十进制串为:%s",data);

    return 0;
}

【UDP编程概述】

1.socket

1.socket也称套接字

2.socket是一个文件描述符，代表了通信的一端

3.类似对文件的操作一样，可以使用类似read、write、close等函数对socket套接字进行网络数据的收取和发送等操作

4.使用socke()得到套接字

个人理解认为，socket就是两个主机之间想要通过网络进行通信的桥梁，就是打开了两个跨网络进程之间的通道。两边均存在socket，互相通信

2.UDP编程流程

3.创建套接字

#include <sys/socket.h>

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

在创建套接字的时候，系统是不会分配端口的，如果没有通过bind绑定端口，那么发送的时候系统会随机分配端口给这个套接字

功能

创建一个套接字用于网络通信

参数

domain：地址族 AF_INET、AF_INET6、PF_PACKET等

type：套接字类 SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAw等

                SOCK_STREAM：TCP

                SOCK_DGRAM：UDP

        protocol：协议类别  0、IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP等

返回值

套接字

4.sendto发送UDP信息

#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);

功能

向dest_addr结构体中指明IP和端口的进程发送信息

参数

sockfd：套接字

buf：发送的数据

len：发送数据的大小

flags：一般为0

dest_addr：目的主机地址结构体

addrlen：dest_addr指向内容的大小

返回值

成功：发送数据的字节数

失败：-1

4.1IPv4地址结构体

#include <netinet/in.h>


struct sockaddr_in {
    short int sin_family;           // 地址族，一般为AF_INET IPv4
    unsigned short int sin_port;    // 端口号
    struct in_addr sin_addr;        // IP
    unsigned char sin_zero[8];      // 使sizeof(sockaddr_in)为16
};


struct in_addr {
    unsigned long s_addr;   // IP
};

4.2通用套接字地址结构

sendto的形参中dest_addr的类型是struct sockaddr，这个类型是一个通用类型，其目的是为了同时兼容IPv4以及IPv6，所以为什么协议族要放在前两个字节并且IPv4结构体还需要后面填充8个字节，都是为了兼容这个结构体。

struct sockaddr {  
     sa_family_t sin_family;	//地址族
　　  char sa_data[14]; 	    //14字节，包含套接字中的目标地址和端口信息               
　　 };

IPv4和IPv6的结构体前两个字节均为地址族，后面十四个字节，IPv4代表端口、IP、以及填充，IPv6则代表自身数据

4.3使用UDP发送信息

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
    
    //创建套接字
    //形参 IPv4 套接字类选择UDP 协议类别
    int socked_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if( socked_fd < 0 )
    {
        perror("socket");
    }
    printf("socket = %d \n",socked_fd);

    //发送的数据
    char data[] = "hello!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!";

    //创建地址结构体
    struct sockaddr_in sockadd;
    //清零
    memset(&sockadd,0,sizeof(sockadd));
    //给地址结构体赋值
    //需要把主机字节序转化为网络字节序也就是大端存储的格式，因为网络端都是大端存储
    sockadd.sin_family = AF_INET;   //IPv4
    sockadd.sin_port = htons(8080); //端口

    //将点分十进制位转化为32位无符号整型在转化为网络字节序
    // unsigned int addr;
    // inet_pton(AF_INET,"192.168.x.xxx",&addr);
    // sockadd.sin_addr.s_addr = htonl(addr);
    inet_pton(AF_INET,"192.168.x.xxx",&sockadd.sin_addr.s_addr);

    //发送
    int status = sendto(socked_fd,data,strlen(data),0,(struct sockaddr*)&sockadd,sizeof(sockadd));
    printf("发送字节 = %d \n",status);

    //关闭
    close(socked_fd);
    return 0;
}

5.bind给套接字绑定固定IP和端口

如果没有使用bind对套接字的IP以及端口进行绑定，那么默认使用本机IP以及随机的端口，但是服务器就必须绑定，因为服务器是为了让客户端连接的，没有端口号的话，客户端无法准确的连接进去

给套接字绑定的步骤为：

1.创建套接字

2.定义地址结构体并赋值（IP以及端口）

3.bind绑定

#include <sys/socket.h>

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

功能

给一个套接字绑定端口和IP

参数

sockfd：套接字

addr：地址结构体指针

addrlen：地址结构体指针指向空间大小

返回值

成功：0

失败：其他

5.1套接字使用bind绑定

//给套接字绑定端口和IP
//创建目标地址结构体
struct sockaddr_in my_sockadd;
memset(&my_sockadd,0,sizeof(my_sockadd));
my_sockadd.sin_family = AF_INET; //IPv4
my_sockadd.sin_port = htons(1145); //端口
//即使不绑定本机ID，在发送的时候也会自动绑定本机ID，只是端口是随机的
//inet_pton(AF_INET,"192.168.x.xxx",&my_sockadd.sin_addr.s_addr);   //本机ID
int bind_res = bind( socked_fd , (struct sockaddr*)&my_sockadd , sizeof(my_sockadd) );
if( 0 == bind_res )
    printf("绑定成功\n");

6.recvfrom接受数据（阻塞）

recvfrom只负责接受数据，但是必须绑定端口和IP，否则不知道目标IP以及端口，无法对其进行发送

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

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

功能

从其他主机接受数据，并将发送主机的信息存放于src_addr当中

参数

sockfd：套接字

buf：接收数据缓冲区

len：缓冲区大小

flags：套接字标志，一般为0

src_addr：用来保存发送数据的主机IP 端口等信息的结构体指针

addrlen：接收到的长度，注意此形参为指针

注意

如果src_addr以及addrlen设置为NULL，则不保存发送主机信息

返回值

成功：接收到的字符数

失败：-1

6.1使用recvfrom接受数据

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
    
    //创建套接字
    //形参 IPv4 套接字类选择UDP 协议类别
    int socked_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if( socked_fd < 0 )
    {
        perror("socket");
    }
    printf("socket = %d \n",socked_fd);



    //给套接字绑定端口和IP
    //创建当前主机的地址结构体以用来接受
    struct sockaddr_in my_sockadd;
    memset(&my_sockadd,0,sizeof(my_sockadd));
    my_sockadd.sin_family = AF_INET; //IPv4
    my_sockadd.sin_port = htons(1145); //端口
    inet_pton(AF_INET,"192.168.x.xxx",&my_sockadd.sin_addr.s_addr);   //本机ID
    int bind_res = bind( socked_fd , (struct sockaddr*)&my_sockadd , sizeof(my_sockadd) );
    if( 0 == bind_res )
        printf("绑定成功\n");


    //接受
    //接受缓冲区,网络中使用无符号数据类型
    unsigned char buf[1500] = "";
    //接受发送方的地址结构结构体
    struct sockaddr_in rec_sockadd;
    //接受发送长度
    socklen_t len;
    printf("等待接受...\n");
    int rec_res = recvfrom( socked_fd , buf , sizeof(buf) , 0 , (struct sockaddr*)&rec_sockadd , &len );
    //网络层字节序向主机层字节序的转换
    char my_ip[16] = "";
    //将32位无符号位转为点分十进制位
    inet_ntop( AF_INET , &rec_sockadd.sin_addr.s_addr , my_ip , 16 );

    printf("接收到的数据为 %s \n",buf);
    printf("接收方的IP地址为 %s ,端口为 %hd", my_ip , ntohs(rec_sockadd.sin_port) );
    
    //关闭
    close(socked_fd);
    return 0;
}

【字节序】

1.大小端的概述和判断

判断系统的大小端