UDP之C/S模型以及connect()函数

一.TCP和UDP

TCP	UDP
面向连接的可靠数据包传递	无连接的不可靠报文传递
数据传输稳定(丢包重传)	不稳定
速率稳定
流量稳定(滑动窗口)
传输效率低	传输效率高
大文件/重要文件传输	对实时性要求较高，视频会议/视频电话/广播

腾讯QQ使用的是什么协议？

发展历史：TCP–>TCP+UDP—>UDP+应用层自定义

发展历史	具体细节
TCP
TCP+UDP	文字/视频是通过UDP; 文件/压缩包是通过TCP
UDP+应用层自定义协议弥补丢包

二.recvfrom / sendto

(1) C/S通信不需要建立连接
(2) C/S执行recvfrom/sendto函数，只需要将[对方的地址作为参数]传入

int recvfrom(int s, void *buf, int len, unsigned int flags, struct sockaddr *from,int *fromlen);
例:recvfrom(sock_fd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&srv_addr,&addr_len);

int sendto(int s, const void * msg, int len, unsigned int flags, const struct sockaddr * to, int tolen);
例:sendto(sock_fd,buf,strlen(buf),0,(struc sockaddr*)&srv_addr,sizeof(srv_addr));

三.sendto和recvfrom的区别

UDP服务器不开启的情况下，开启UDP客户端，从键盘输入数据后，按回车后，是可以调用sendto函数成功的。为什么呢？
答：UDP的通信不需要建立连接，sendto函数只是将数据copy到发送缓冲区，因此在服务器没有启动的情况下也是可以sendto成功的
recvfrom函数如果接收不到数据，是否会发生阻塞？
答：与sendto函数不同，当recvfrom接收不到数据时，程序会阻塞在recvfrom函数处。

四.UDP的C/S模型

//Client
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <ctype.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

#define MAX_BUF 80
#define SRV_PORT 8001 

int main()
{
  int ret = 0;
  struct sockaddr_in srv_addr;
  int sock_fd;
  char buf[MAX_BUF]={0};
  socklen_t addr_len;

  //创建UDP套接字
  sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

  //填充服务器地址
  bzero(&srv_addr,sizeof(srv_addr));
  srv_addr.sin_family = AF_INET;
  srv_addr.sin_port = htons(SRV_PORT);
  srv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

  //获取地址长度
  addr_len = sizeof(srv_addr);

  //从标准输入获取数据发送给服务器并等待服务器返回数据
  while(fgets(buf,sizeof(buf),stdin) != NULL)
  {
	addr_len = sizeof(srv_addr);
	//sendto第一次发送的时候，会绑定地址,需要指定对方的地址
	ret = sendto(sock_fd,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&srv_addr,sizeof(srv_addr));//开始发送
	if(ret == -1)
	{
	  perror("sendto");
	  exit(-1);
	}
	
	ret = recvfrom(sock_fd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&srv_addr,&addr_len);//等待服务器反馈数据
	if(ret == -1)
	{
	  if (errno == EINTR)
	        continue;
	  perror("recvfrom");
	  exit(-1);
	}
	
	printf("recv from IP:%s,IP:%d\n",inet_ntoa(srv_addr.sin_addr),ntohs(srv_addr.sin_port));
	fputs(buf,stdout);//打印接收到的数据
	memset(buf,0,sizeof(buf));//清空缓冲区
  }
  return 0;
}

//Server
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <ctype.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>


#define MAX_BUF 80
#define SRV_PORT 8001 

int main()
{
  struct sockaddr_in srv_addr,clt_addr;
  socklen_t addr_len;

  int sock_fd;
  int ret = 0;
  int i= 0;

  char buf[MAX_BUF]={0};

  sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
  if(-1 == sock_fd)
  {
    perror("socket");
    exit(-1);
  }

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

  ret = bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&srv_addr,sizeof(srv_addr));
  if(ret == -1)
  {
    perror("bind");
    exit(-1);
  }

  addr_len = sizeof(clt_addr);

  printf("Accepting connections ...\n");

  while(1)
  {
	addr_len = sizeof(clt_addr);
	memset(buf,0,sizeof(buf));
	ret = recvfrom(sock_fd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&clt_addr,&addr_len);
	if(ret == -1)
	{
	    if (errno == EINTR)
	          continue;
	  perror("recvfrom");
	  exit(-1);
	}
	printf("recv from IP:%s,IP:%d\n",inet_ntoa(clt_addr.sin_addr),ntohs(clt_addr.sin_port));//打印对方地址
	fputs(buf,stdout);
	for(i = 0;i < ret ;i++)
	  buf[i] = toupper(buf[i]);
	
	ret = sendto(sock_fd,buf,ret,0,(struct sockaddr*)&clt_addr,sizeof(clt_addr));
	if(-1 == ret)
	{
	  perror("sendto");
	  exit(-1);
	}
  }  
  close(sock_fd);

  return 0;
}

五.UDP与connect()

1.抛砖引玉

TCP中的客户端有connect()行为，用于与服务器进行三次握手建立连接，那么UDP中不需要建立连接，UDP中的connect()函数的作用是什么呢？

2.回答上面的问题！

(1)通过减少连接建立和断开来提高UDP的传输效率
[1]未connect()的UDP套接字调用sendto时，执行步骤：连接套接字；发送数据；断开套接字；连接套接字；发送数据；断开套接字；….
[2]connect()的UDP套接字调用sendto时，执行步骤：连接套接字；发送数据；发送数据；…. ….；断开套接字；
可以看到，不调用connect()的UDP套接字在进行数据传输的过程中，存在大量的连接和断开，消耗大量的系统资源
(2)调用connect()连接的UDP套接字：会接收到ICMP异步错误
TCP/IP协议栈规定：异步错误不会返回给未connect的UDP套接字
===>解决方案：调用connect的UDP套接字，使socket可以接收到异步错误
举例说明：上面的C/S模型代码，假设只开启客户端，不开启服务器，在键盘上输入字符后，在调用未connect/调用connect结果分析

	假设只开启客户端，不开启服务器，在键盘上输入字符后：结果分析
未调用connect	客户端代码由于不能收到ICMP异步错误，而阻塞在recvfrom函数位置
调用connect	客户端由于能收到ICMP异步错误，使得recvfrom函数返回，错误信息recvfrom: Connection refused

补充：调用connect()函数连接的UDP套接字，可以使用TCP的系统调用函数recv/send进行接收/发送数据

3.程序代码中，有时出现多次调用connect的情况，是为什么呢？

答：连接新的IP/PORT，断开之前连接的IP/PORT