《UNIX网络编程 卷1》 笔记：基本UDP套接字编程

不同于TCP，UDP是无连接的不可靠传输协议。客户与服务器之间通信不需要建立连接，客户使用sendto函数向服务器发送UDP数据报，该函数的参数要求必须指定服务器的IP地址和端口号，服务器使用recvfrom接收客户发送的UDP数据报，在指定的参数中保存客户的IP地址和端口号（可选）。

由于不需要建立连接，只要服务器可达，UDP客户就能成功发送数据报，而不管服务器进程有没有启动。这也从某一方面说明了UDP协议的不可靠性。

UDP回射客户程序如下：

#include "unp.h"

void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen);

int main(int argc, char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr;

if (argc != 2)
err_quit("usage: udpcli01 <IPaddress>");

sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); /*指定服务器的端口号*/
Inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr); /*指定服务器的IP地址*/

dg_cli(stdin, sockfd, (SA *)&servaddr, sizeof(servaddr));

exit(0);
}

void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
int n;
char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];

while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {
/*发送数据到服务器*/
Sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);
/*接收服务器返回的数据，第5和第6个参数为NULL，表示不关心服务器的IP和端口号*/
n = Recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);
recvline[n] = 0;
Fputs(recvline, stdout);
}
}

UDP回射服务器程序如下：

#include "unp.h"

void dg_echo(int sockfd, SA *pcliaddr, socklen_t clilen)；

int main(int argc, char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;

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, (SA *)&servaddr, sizeof(servaddr));

dg_echo(sockfd, (SA *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
}

void dg_echo(int sockfd, SA *pcliaddr, socklen_t clilen)
{
int n;
socklen_t len;
char mesg[MAXLINE];

for ( ; ; ) {
len = clilen;
n = Recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len);

Sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len);
}
}

注意到上述客户程序在接收数据时并不关心服务器的IP地址和端口号。这里有个问题就是如果有另外一个服务器知道了客户的IP地址和端口号，那么它也可以向客户发送数据，这样客户就无法区分该数据来自哪个服务器。

为了解决这个问题，我们修改代码，为recvfrom的第5和第6个参数指定非NULL值，并判断该数据是不是我们与之交互的服务器发送过来的。修改后代码如下：

void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
int n;
char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];
socklen_t len;
struct sockaddr*preply_addr;

preply_addr = Malloc(servlen);
while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {
Sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);
len = servlen;
n = Recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, preply_addr, &len);
if (len != servlen || memcmp(pservaddr, preply_addr, len) != 0) {
printf("reply from %s (ignored)\n",
Sock_ntop(preply_addr, len));
continue;
}
recvline[n] = 0;/* null terminate */
Fputs(recvline, stdout);
}
}

还有一种解决办法是使用connect函数与服务器建立连接，这里说的建立连接并不是和TCP一样建立真正的连接，实际上只是一种“绑定”的关系，即该客户只与该服务器通信。因为客户已经绑定了服务器，所以我们不需要再指明目的地址，只需使用read和write函数同服务器交互。代码如下：

void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
int n;
char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];

Connect(sockfd, (SA *)pservaddr, servlen);

while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {
Write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
n = Read(sockfd, recvline, MAXLINE);
recvline[n] = 0;
Fputs(recvline, stdout);
}
}

这种使用connect的方法另一个好处是客户socket可以接收到异步错误。比如对端服务器进程未启动，则read会返回一个错误：

这个错误实际是ICMP端口不可达错误。

另外关于UDP要知道的一点就是UDP缺乏流量控制。