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一種通過(guò)Udp進(jìn)行無(wú)確認(rèn)Ip的雙向的通信

作者：良知猶存
網(wǎng)絡(luò) 通信技術(shù)
udp是一種不可靠的通信，但是有些時(shí)候還是會(huì)有使用。今天分享一個(gè)示例：主體邏輯，一個(gè)端口廣播地址，接收到ip地址數(shù)據(jù)后，其他端口基于這個(gè)ip進(jìn)行bind綁定，最后通信，這樣可以保證我們后續(xù)繼續(xù)增加端口交互時(shí)候不需要關(guān)注ip地址綁定的問(wèn)題。

前言

udp是一種不可靠的通信，但是有些時(shí)候還是會(huì)有使用。今天分享一個(gè)示例：主體邏輯，一個(gè)端口廣播地址，接收到ip地址數(shù)據(jù)后，其他端口基于這個(gè)ip進(jìn)行bind綁定，最后通信，這樣可以保證我們后續(xù)繼續(xù)增加端口交互時(shí)候不需要關(guān)注ip地址綁定的問(wèn)題。

主要原理介紹

  • 低通信頻率端口進(jìn)行服務(wù)端IP信息udp廣播，接收端是不固定IP監(jiān)聽(tīng)，監(jiān)聽(tīng)主機(jī)任意IP地址的特定端口
  • 接收到廣播通道的ip地址后，與特定IP、port建立tcp或者udp雙向高頻率通信。

下圖是基于 UDP 的 Socket 函數(shù)調(diào)用過(guò)程：

只有接收的時(shí)候需要bind ip和端口

圖片

socket 監(jiān)聽(tīng)所有ip 特定端口代碼:

#define PORT 6000
bzero(&adr_inet, sizeof(adr_inet));
adr_inet.sin_family = AF_INET;
adr_inet.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
adr_inet.sin_port = htons(port);
ret = bind(cfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

socket綁定的ip為INADDR_ANY 的說(shuō)明:

socket INADDR_ANY 監(jiān)聽(tīng)0.0.0.0地址 socket只綁定端口讓路由表決定傳到哪個(gè)ip

其中INADDR_ANY就是指定地址為0.0.0.0的地址,這個(gè)地址事實(shí)上表示不確定地址,或“所有地址”、“任意地址”。 如果指定ip地址為通配地址(INADDR_ANY)，那么內(nèi)核將等到套接字已連接(TCP)或已在套接字上發(fā)出數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)才選擇一個(gè)本地IP地址。 一般情況下，如果你要建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，則你要通知服務(wù)器操作系統(tǒng)：請(qǐng)?jiān)谀车刂?xxx.xxx.xxx.xxx上的某端口 yyyy上進(jìn)行偵聽(tīng)，并且把偵聽(tīng)到的數(shù)據(jù)包發(fā)送給我。這個(gè)過(guò)程，你是通過(guò)bind（）系統(tǒng)調(diào)用完成的?！簿褪钦f(shuō)，你的程序要綁定服務(wù)器的某地址，或者說(shuō)：把服務(wù)器的某地址上的某端口占為已用。服務(wù)器操作系統(tǒng)可以給你這個(gè)指定的地址，也可以不給你。

如果你的服務(wù)器有多個(gè)網(wǎng)卡，而你的服務(wù)（不管是在udp端口上偵聽(tīng)，還是在tcp端口上偵聽(tīng)），出于某種原因：可能是你的服務(wù)器操作系統(tǒng)可能隨時(shí)增減IP地址，也有可能是為了省去確定服務(wù)器上有什么網(wǎng)絡(luò)端口（網(wǎng)卡）的麻煩 —— 可以要在調(diào)用bind()的時(shí)候，告訴操作系統(tǒng)：“我需要在 yyyy 端口上偵聽(tīng)，所以發(fā)送到服務(wù)器的這個(gè)端口，不管是哪個(gè)網(wǎng)卡/哪個(gè)IP地址接收到的數(shù)據(jù)，都是我處理的?！边@時(shí)候，服務(wù)器則在0.0.0.0這個(gè)地址上進(jìn)行偵聽(tīng)。無(wú)論連接哪個(gè)ip都可以連上的,只要是往這個(gè)端口發(fā)送的所有ip都能連上。

示例代碼：

data_send.c 在端口9001進(jìn)行ip地址的udp廣播以及讀取終端數(shù)據(jù)廣播到7000端口

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>

#define IP "127.0.0.1"
#define
#define

// gcc data_send.c -o data_send -pthread

int cfd = -1;
//接收線程函數(shù)
void *receive(void *pth_arg)
{
    int ret = 0;
    char name_data[3] = {0};
    struct sockaddr_in addr0 = {0};
    int addr0_size = sizeof(addr0);
    //從對(duì)端ip和端口號(hào)中接收消息，指定addr0用于存放消息
    while (1)
    {
        bzero(name_data, sizeof(name_data));
        ret = recvfrom(cfd, name_data, sizeof(name_data), 0, (struct sockaddr *)&addr0, &addr0_size);
        if (-1 == ret)
        {
            fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "recv failed", strerror(errno));
            exit(-1);
        }
        else if (ret > 0)
        {
            printf("\nname = %s ", name_data); //打印對(duì)方的消息和端口號(hào)
            printf("ip %s,port %d \n", inet_ntoa(addr0.sin_addr), ntohs(addr0.sin_port));
        }
    }
}
void *data_send(void *pth_arg)
{
    int ret = 0;
    char data[] = "IP address";
    struct sockaddr_in addr0 = {0};
    addr0.sin_family = AF_INET;            //設(shè)置tcp協(xié)議族
    addr0.sin_port = htons(DATA_PORT);          //設(shè)置端口號(hào)
    addr0.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //設(shè)置ip地址
    //發(fā)送消息
    while (1)
    {
        ret = sendto(cfd, (void *)data, sizeof(data), 0, (struct sockaddr *)&addr0, sizeof(addr0));
        sleep(1);
        if (-1 == ret)
        {
            fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "sendto failed", strerror(errno));
            exit(-1);
        }
    }
}

int main()
{
    int ret = -1;
    //創(chuàng)建tcp/ip協(xié)議族，指定通信方式為無(wú)鏈接不可靠的通信
    cfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (-1 == cfd)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "socket failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }

    //進(jìn)行端口號(hào)和ip的綁定
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;   //設(shè)置tcp協(xié)議族
    addr.sin_port = htons(PORT); //設(shè)置端口號(hào)
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //設(shè)置ip地址
    ret = bind(cfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

    if (-1 == ret)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "bind failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }

    //創(chuàng)建線程函數(shù)，用于處理數(shù)據(jù)接收
    pthread_t id,data_send_id;
    ret = pthread_create(&id, NULL, receive, NULL);
    if (-1 == ret)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "pthread_create failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }
    // pthread_join(id,NULL);
    ret = pthread_create(&data_send_id, NULL, data_send, NULL);
    if (-1 == ret)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "pthread_create failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }

    struct sockaddr_in addr0;
    addr0.sin_family = AF_INET;            //設(shè)置tcp協(xié)議族
    addr0.sin_port = htons(7000);          //設(shè)置端口號(hào)
    addr0.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //設(shè)置ip地址

    char name_send[3] = {0};
    //發(fā)送消息
    while (1)
    {
        bzero(name_send, sizeof(name_send));
        printf("send name:");
        scanf("%s", name_send);

        //發(fā)送消息時(shí)需要綁定對(duì)方的ip和端口號(hào)
        ret = sendto(cfd, (void *)name_send, sizeof(name_send), 0, (struct sockaddr *)&addr0, sizeof(addr0));
        if (-1 == ret)
        {
            fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "accept failed", strerror(errno));
            exit(-1);
        }
    }
    return 0;
}

data_process.c 進(jìn)行端口9001的ip數(shù)據(jù)的捕獲，當(dāng)接收到ip數(shù)據(jù)后，綁定廣播的ip地址進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，這里用的是udp接收大家也可以試試tcp交互。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>

#define IP "127.0.0.1"
#define
#define
// typedef uint32_t in_addr_t;

// gcc data_process.c -o data_process -pthread
int cfd = -1,data_fd = -1;
uint32_t receive_ip = -1;
void *receive(void *pth_arg)
{
    int ret = 0;
    char name_data[3] = {0};
    struct sockaddr_in addr0 = {0};
    int addr0_size = sizeof(addr0);
    while (1)
    {
        printf("receive:");
        bzero(name_data, sizeof(name_data));
        ret = recvfrom(cfd, name_data, sizeof(name_data), 0, (struct sockaddr *)&addr0, &addr0_size);
        if (-1 == ret)
        {
            fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "recv failed", strerror(errno));
            exit(-1);
        }
        else if (ret > 0)
        {
            printf("\nname = %s ", name_data);
            printf("ip %s,port %d \n", inet_ntoa(addr0.sin_addr), ntohs(addr0.sin_port));
        }
    }
}
void *data_receive(void *pth_arg)
{
    int ret = 0;
    char name_data[10] = {0};
    struct sockaddr_in addr0 = {0};
    int addr0_size = sizeof(addr0);
    while (1)
    {
        bzero(name_data, sizeof(name_data));
        ret = recvfrom(data_fd, name_data, sizeof(name_data), 0, (struct sockaddr *)&addr0, &addr0_size);
        if (-1 == ret)
        {
            fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "recv failed", strerror(errno));
            exit(-1);
        }
        else if (ret > 0)
        {
            printf("\nname = %s ", name_data);
            printf("ip %s,port %d \n", inet_ntoa(addr0.sin_addr), ntohs(addr0.sin_port));
            receive_ip = addr0.sin_addr.s_addr;
            char buf[20] = { 0 };
            inet_ntop(AF_INET, &receive_ip, buf, sizeof(buf));
            printf("receive_ip ip = %s ", buf);
            // printf("receive_ip ip = %s ", inet_ntop(receive_ip));
            break;
        }
    }
}
int main()
{
    int ret = -1;
    data_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (-1 == data_fd)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "socket failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }

    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;            //設(shè)置tcp協(xié)議族
    addr.sin_port = htons(DATA_PORT);          //設(shè)置端口號(hào)
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //設(shè)置ip地址
    ret = bind(data_fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    if (-1 == ret)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "bind failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }    
    pthread_t receive_id;
    ret = pthread_create(&receive_id, NULL, data_receive, NULL);
    if (-1 == ret)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "pthread_create failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }
    pthread_join(receive_id,NULL);

    cfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (-1 == cfd)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "socket failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }

    struct sockaddr_in addr1;
    addr1.sin_family = AF_INET;            //設(shè)置tcp協(xié)議族
    addr1.sin_port = htons(PORT);          //設(shè)置端口號(hào)
    addr1.sin_addr.s_addr = receive_ip; //設(shè)置ip地址
    char buf[20] = { 0 };
    inet_ntop(AF_INET, &receive_ip, buf, sizeof(buf));
    printf("ip = %s ", buf);

    ret = bind(cfd, (struct sockaddr *)&addr1, sizeof(addr1));
    if (-1 == ret)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "bind failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }

    pthread_t id;
    ret = pthread_create(&id, NULL, receive, NULL);
    if (-1 == ret)
    {
        fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "pthread_create failed", strerror(errno));
        exit(-1);
    }
    pthread_join(id,NULL);

    struct sockaddr_in addr0;
    addr0.sin_family = AF_INET;            //設(shè)置tcp協(xié)議族
    addr0.sin_port = htons(6000);          //設(shè)置端口號(hào)
    addr0.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //設(shè)置ip地址

    char name_send[3] = {0};
    while (1)
    {
        bzero(name_send, sizeof(name_send));
        printf("send name:");
        scanf("%s", name_send);

        ret = sendto(cfd, (void *)name_send, sizeof(name_send), 0, (struct sockaddr *)&addr0, sizeof(addr0));
        if (-1 == ret)
        {
            fprintf(stderr, "%d, %s :%s", __LINE__, "accept failed", strerror(errno));
            exit(-1);
        }
    }
    return 0;
}

一個(gè)終端捕獲數(shù)據(jù)，sudo tcpdump -i lo portrange 5000-8000 -vv -XX -nn,另外兩個(gè)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互

圖片

結(jié)語(yǔ)

這就是我自己的一些udp設(shè)計(jì)思路的分享。如果大家有更好的想法和需求，也歡迎大家加我好友交流分享哈。

作者：良知猶存，白天努力工作，晚上原創(chuàng)公號(hào)號(hào)主。公眾號(hào)內(nèi)容除了技術(shù)還有些人生感悟，一個(gè)認(rèn)真輸出內(nèi)容的職場(chǎng)老司機(jī)，也是一個(gè)技術(shù)之外豐富生活的人，攝影、音樂(lè) and 籃球。

責(zé)任編輯：武曉燕 來(lái)源： 羽林君
udp通信雙向
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