Linux网络编程之UDP Socket程序示例

下面是关于使用UDP Socket进行Linux网络编程的攻略及示例.

UDP Socket编程简介

UDP全称User Datagram Protocol，是一种无连接的，不可靠的面向数据报的传输协议，采用UDP传输需要自行保证数据的可靠性和完整性。因为UDP通信无连接，所以它发送的数据报文既不需要建立连接，也不需要断开连接，数据报文也不需要发送端和接收端建立逻辑连接，数据报文在发送端产生，并被数据报文接收端所直接使用，每个数据报文的大小限制为64k。

在Linux环境下，UDP Socket编程广泛应用于基于网络的服务端和客户端应用程序，包括网络通信、远程验证和数据采集等领域。

UDP Socket程序示例1

下面我们以简单的基于UDP Socket的回声服务端和客户端作为示例，来了解如何使用UDP Socket进行Linux网络编程。

回声服务端程序

服务端程序负责收到客户端发送的消息后，通过发送一条同样的消息进行“回声”。

// UDP Echo Server Program
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 65536

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    // 创建一个UDP Socket
    int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (serv_sock == -1) {
        fprintf(stderr, "create socket error: %s", strerror(errno));
        exit(1);
    }
    // 构建本地地址
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;    // 使用IPv4
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    // 使用任意可用的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));    // 获取命令行参数指定的端口号
    // 绑定监听套接字
    if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) {
        fprintf(stderr, "bind socket error: %s", strerror(errno));
        close(serv_sock);
        exit(1);
    }
    printf("UDP Echo Service started at %d.\n", atoi(argv[1]));
    // 接收客户端请求并回声相同消息
    while (true) {
        struct sockaddr_in client_addr;
        socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
        char buf[BUF_SIZE];
        memset(&buf, 0, BUF_SIZE);
        ssize_t recv_len = recvfrom(serv_sock, buf, BUF_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
        printf("Client %s:%d request: %s", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port), buf);
        ssize_t echo_len = sendto(serv_sock, buf, recv_len, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, client_addr_len);
        printf("Response %d bytes to %s:%d.\n", echo_len, inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));
    }
    close(serv_sock);
    return 0;
}

回声客户端程序

客户端程序主要负责向服务端发送一条消息，并接收服务端的回声消息。

// UDP Echo Client Program
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 65536

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <ip> <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    // 构建服务端地址
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;    // 使用IPv4
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);    // 获取命令行参数指定的服务端IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));    // 获取命令行参数指定的服务端端口号
    // 创建UDP Socket
    int client_sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (client_sock == -1) {
        fprintf(stderr, "create socket error: %s", strerror(errno));
        exit(1);
    }
    while (true) {
        char buf[BUF_SIZE];
        memset(&buf, 0, BUF_SIZE);
        printf("Enter message to send: ");
        fgets(buf, BUF_SIZE, stdin);
        ssize_t send_len = sendto(client_sock, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
        if (send_len == -1) {
            fprintf(stderr, "send message error: %s", strerror(errno));
        } else {
            ssize_t resp_len = recv(client_sock, buf, BUF_SIZE, 0);
            if (resp_len == -1) {
                fprintf(stderr, "receive response error: %s", strerror(errno));
            } else {
                printf("Echo message from %s:%d: %s", inet_ntoa(serv_addr.sin_addr), ntohs(serv_addr.sin_port), buf);
            }
        }
    }
    close(client_sock);
    return 0;
}

UDP Socket程序示例2

下面我们以基于UDP Socket的广播客户端程序作为示例，来了解如何使用UDP Socket进行Linux网络编程。

广播客户端程序

广播客户端程序主要负责向本地网络内的所有主机广播一条UDP消息。

// UDP Broadcast Client Program
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 65536

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <ip> <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    // 创建UDP Socket
    int client_sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (client_sock == -1) {
        fprintf(stderr, "create socket error: %s", strerror(errno));
        exit(1);
    }
    // 设置广播属性，并绑定本地地址到Socket上
    int enable_broadcast = 1;
    if (setsockopt(client_sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &enable_broadcast, sizeof(enable_broadcast)) == -1) {
        fprintf(stderr, "setsockopt error: %s", strerror(errno));
        exit(1);
    }
    struct sockaddr_in local_addr;
    memset(&local_addr, 0, sizeof(local_addr));
    local_addr.sin_family = AF_INET;    // 使用IPv4
    local_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;    // 使用任意IP地址
    local_addr.sin_port = 0;    // 自动分配一个空闲端口
    if (bind(client_sock, (struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr)) == -1) {
        fprintf(stderr, "bind socket error: %s", strerror(errno));
        close(client_sock);
        exit(1);
    }
    // 构建目标地址
    struct sockaddr_in dest_addr;
    memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
    dest_addr.sin_family = AF_INET;    // 使用IPv4
    dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);    // 获取命令行参数指定的目标IP地址
    dest_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));    // 获取命令行参数指定的目标端口号
    // 使用广播地址发送消息
    while (true) {
        char buf[BUF_SIZE];
        memset(&buf, 0, BUF_SIZE);
        printf("Enter message to broadcast: ");
        fgets(buf, BUF_SIZE, stdin);
        ssize_t send_len = sendto(client_sock, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
        if (send_len == -1) {
            fprintf(stderr, "send message error: %s", strerror(errno));
        } else {
            printf("Broadcast message to %s:%d successful.", inet_ntoa(dest_addr.sin_addr), ntohs(dest_addr.sin_port));
        }
    }
    close(client_sock);
    return 0;
}

以上是使用UDP Socket进行Linux网络编程的攻略及两个示例。希望这篇攻略对你在Linux网络编程方面有所帮助！