基于Socket的UDP和TCP编程解析 1

一、概述

TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议是网络体系结TCP/IP模型中传输层一层中的两个不同的通信协议。

TCP：传输控制协议，一种面向连接的协议，给用户进程提供可靠的全双工的字节流，TCP套接口是字节流套接口(stream socket)的一种。

UDP：用户数据报协议。UDP是一种无连接协议。UDP套接口是数据报套接口(datagram socket)的一种。

二、TCP和UDP介绍

1）基本TCP客户—服务器程序设计基本框架

说明：（三路握手）

1.客户端发送一个SYN段（同步序号）指明客户打算连接的服务器端口，以及初始化序号(ISN) 。

2.服务器发回包含服务器的初始序号的SYN报文段作为应答。同时，将确认序号(ACK)设置为客户的ISN加1以对客户的SYN 报文段进行确认。一个SYN将占用一个序号。

3.客户必须将确认序号设置为服务器的ISN加1以对服务器的SYN报文段进行确认。

2. 基本TCP客户—服务器程序设计基本框架流程图

3. UDP和TCP的对比：

从上面的流程图比较我们可以很明显的看出UDP没有三次握手过程。简单点说。UDP处理的细节比TCP少。UDP不能保证消息被传送到（它也报告消息没有传送到）目的地。UDP也不保证数据包的传送顺序。UDP把数据发出去后只能希望它能够抵达目的地。

TCP优缺点：

优点：

1．TCP提供以认可的方式显式地创建和终止连接。

2．TCP保证可靠的、顺序的（数据包以发送的顺序接收）以及不会重复的数据传输。

3．TCP处理流控制。

4．允许数据优先

5．如果数据没有传送到，则TCP套接口返回一个出错状态条件。

6．TCP通过保持连续并将数据块分成更小的分片来处理大数据块。—无需程序员知道

缺点： TCP在转移数据时必须创建（并保持）一个连接。这个连接给通信进程增加了开销，让它比UDP速度要慢。

UDP优缺点：

1．UDP不要求保持一个连接

2．UDP没有因接收方认可收到数据包（或者当数据包没有正确抵达而自动重传）而带来的开销。

3．设计UDP的目的是用于短应用和控制消息

4．在一个数据包连接一个数据包的基础上，UDP要求的网络带宽比TDP更小。

三、Socket编程

Socket接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。要学Internet上的TCP/IP网络编程，必须理解Socket接口。

Socket接口设计者最先是将接口放在Unix操作系统里面的。如果了解Unix系统的输入和输出的话，就很容易了解Socket了。网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。

常用的Socket类型有两种：流式Socket（SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。

1、socket调用库函数主要有：

创建套接字

Socket(af,type,protocol)

建立地址和套接字的联系

bind(sockid, local addr, addrlen)

服务器端侦听客户端的请求

listen( Sockid ,quenlen)

建立服务器/客户端的连接 (面向连接TCP）

客户端请求连接

Connect(sockid, destaddr, addrlen)

服务器端等待从编号为Sockid的Socket上接收客户连接请求

newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)

发送/接收数据

面向连接：

send(sockid, buff, bufflen)

recv( )

面向无连接：

sendto(sockid,buff,…,addrlen)

recvfrom( )

释放套接字

close(sockid)

2、TCP/IP应用编程接口（API）

服务器的工作流程：首先调用socket函数创建一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，然后调用listen在相应的socket上监听，当accpet接收到一个连接服务请求时，将生成一个新的socket。服务器显示该客户机的IP地址，并通过新的socket向客户端发送字符串” hi,I am server!”。最后关闭该socket。

main()

{

int sock_fd, client_fd; /*sock_fd：监听socket；client_fd：数据传输socket */

struct sockaddr_in ser_addr; /* 本机地址信息 */

struct sockaddr_in cli_addr; /* 客户端地址信息 */

char msg[MAX_MSG_SIZE]; /* 缓冲区*/

ser_sockfd = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); /*创建连接的SOCKET */

if ( ser_sockfd < 0 )

{ /*创建失败 */

fprintf( stderr, "socker Error:%sn", strerror( errno ) );

exit( 1 );

}

/* 初始化服务器地址*/

addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

bzero( &ser_addr, addrlen );

ser_addr.sin_family = AF_INET;

ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl( INADDR_ANY );

ser_addr.sin_port = htons( SERVER_PORT );

if ( bind( ser_sockfd, (struct sockaddr *) &ser_addr, sizeof(struct sockaddr_in) ) < 0 )

{ /*绑定失败 */

fprintf( stderr, "Bind Error:%sn", strerror( errno ) );

exit( 1 );

}

/ 侦听客户端请求 /

if ( listen( ser_sockfd, BACKLOG ) < 0 )

{

fprintf( stderr, "Listen Error:%sn", strerror( errno ) );

close( ser_sockfd );

exit( 1 );

}

while ( 1 )

{ /* 等待接收客户连接请求*/

cli_sockfd = accept( ser_sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &addrlen );

if ( cli_sockfd <= 0 )

{

fprintf( stderr, "Accept Error:%sn", strerror( errno ) );

}else { / 开始服务 /

recv( cli_addr, msg, MAX_MSG_SIZE, 0 ); /* 接受数据*/

printf( "received a connection from %sn", inet_ntoa( cli_addr.sin_addr ) );

printf( "%sn", msg ); /*在屏幕上打印出来 */

strcpy( msg, "hi,I am server!" );

send( cli_addr, msg, sizeof(msg), 0 ); / 发送的数据 /

close( cli_addr );

}

}

close( ser_sockfd );

}