UDP編程中的connect


標准的udp客戶端開了套接口后,一般使用sendto和recvfrom函數來發數據,最近看到ntpclient的代碼里面是使用send函數直接法的,就分析了一下,原來udp發送數據有兩種方法供大家選用的,順便把udp的connect用法也就解釋清楚了。
方法一: 
socket----->sendto()或recvfrom() 
方法二: 
socket----->connect()----->send()或recv()

首先從這里看出udp中也是可以使用connect的,但是這兩種方法到底有什么區別呢?首先把這四個發送函數的定義列出來: 
int send(int s, const void *msg, size_t len, int flags); 
int sendto(int s, const void *msg, size_t len, int flags, 
const struct sockaddr *to, socklen_t tolen);

int recv(int s, void *buf, size_t len, int flags);
int  recvfrom(int  s, void *buf, size_t len, int flags, 
struct sockaddr *from,  socklen_t *fromlen);
從他們的定義可以看出,sendto和recvfrom在收發時指定地址,而send和recv則沒有,那么他們的地址是在那里指定的呢,答案就在於connect.
int  connect(int  sockfd,  const  struct sockaddr *serv_addr, socklen_t
addrlen);
在udp編程中,如果你只往一個地址發送,那么你可以使用send和recv,在使用它們之前用connect把它們的目的地址指定一下就可以了。connect函數在udp中就是這個作用,用它來檢測udp端口的是否開放是沒有用的。下面是ntpclient中的代碼
struct sockaddr_in sa_dest;
bzero((char *) sa_dest, sizeof(*sa_dest));
sa_dest->sin_family=AF_INET;
if(StuffNetAddr(&(sa_dest->sin_addr),host))
return 1;

sa_dest->sin_port=htons(port);

if (connect(usd,(struct sockaddr *)&sa_dest,sizeof(sa_dest))==-1)
{perror("connect");return 1;}

return 0;



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除非套接口已連接,否則異步錯誤是不會返回到UDP套接口的,我們確實可以給UDP套接口調用connect,然而這樣做的結果卻與TCP連接大相徑庭:沒有三路握手過程。

相反內核只是檢查是否存在立即可知的錯誤(例如一個顯然不可達的目的地),記錄對端的IP地址和端口號(取自傳遞給connect的套接口地址結構),然后立即返回到調用進程。

對於已連接UDP套接口,與缺省的未連接套接口相比,發生了三個變化:
1 我們再也不能給輸出操作指定宿IP和端口號,也就是說我們不使用sendto,而改用write或send,寫到已連接UDP套接口上的任何內容都自動發送到由connect指定的協議地址(例如IP地址和端口號)
2 我們不必使用recvfrom以獲悉數據報的發送者,而改用read,recv或recvmsg,在一個已連接UDP套接口上由內核為輸入操作返回的數據 報僅僅是那些來自connect所指定協議地址的數據報。目的地為這個已連接UDP套接口的本地協議地址,發源地卻不是該套接口早先connect到的協 議地址的數據報,不會投遞到該套接口。這樣就限制了一個已連接UDP套接口而且僅能與一個對端交換數據報。
3 由已連接的UDP套接口引發的異步錯誤返回給他們所在的進程。

相反我們說過未連接UDP套接口不接收任何異步錯誤給一個UDP套接口多次調用connect擁有一個已連接UDP套接口的進程可以為下列2個目的之一:
a.指定新的IP地址和端口號; 
b.斷開套接口 

第一個目的(即給一個已連接UDP套接口指定新的對端)不同於TCP套接口中connect的使用:對於TCP套接口,connect只能調用一次。

為了斷開一個已connect的UDP套接口連接,我們再次調用connect時把套接口地址結構的地址簇成員(sin_family)設置為AF_UNSPEC。 
這么做可能返回一個EAFNOSUPPORT錯誤,不過沒有關系。
使得套接口斷開連接的是在已連接UDP套接口上調用connect的進程。



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有如下的一些好處:
1)選定了對端,內核只會將幫定對象的對端發來的數據報傳給套接口,因此在一定環境下可以提升安全性;
2)會返回異步錯誤,如果對端沒啟動,默認情況下發送的包對應的ICMP回射包不會給調用進程,如果用了connect,嘿嘿
3)發送兩個包間不要先斷開再連接,提升了效率。


做個實驗測試下吧

先弄個UDP回射服務器,把所有收到的數據報回射回去:
a@a-desktop:~/d/lab$ cat rollbackserver.cpp

  1 #include<iostream>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<string.h>
  4 #include<unistd.h>
  5 #include<sys/socket.h>
  6 #include<netinet/in.h>
  7 #include<arpa/inet.h>
  8 using namespace std;
  9 int main()
 10 {
 11 int sockListener,nMsgLen;
 12 char szBuf[1024];
 13 struct sockaddr_in addrListener;
 14 socklen_t addrLen;
 15 addrLen=sizeof(struct sockaddr_in);
 16 bzero(&addrListener,sizeof(addrListener));
 17 addrListener.sin_family=AF_INET;
 18 addrListener.sin_port=htons(8000);
 19 
 20 if((sockListener=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1)
 21 {
 22 perror("error in getting a socket");
 23 exit(1);
 24 }
 25 
 26 if(bind(sockListener,(struct sockaddr*)&addrListener,sizeof(addrListener))==-1)
 27 {
 28 perror("bind a listener for a socket");
 29 exit(2);
 30 }
 31 
 32 struct sockaddr_in addrClient;
 33 cout<<"callback server begin to listen"<<endl;
 34 while(true)
 35 {
 36 nMsgLen=recvfrom(sockListener,szBuf,1024,0,(struct sockaddr*)&addrClient,&addrLen);
 37 if(nMsgLen>0)
 38 {
 39 szBuf[nMsgLen]='\0';
 40 cout<<"send back:"<<szBuf<<endl;
 41 sendto(sockListener,szBuf,nMsgLen,0,(struct sockaddr*)&addrClient,addrLen);
 42 }
 43 }
 44 
 45 }
 46 
 47 
 48 再寫個客戶端,綁定個端口,再連接服務器端。隨時接受鍵盤輸入並發送到服務器端,隨時接受端口到來的數據並打印。如果沒有連接 ,發送到此端口的數據會被接受,但是調用connect后會怎樣呢?
 49 a-desktop:~/d/lab$ cat udpclient.cpp
 50 #include<iostream>
 51 #include<stdlib.h>
 52 #include<string.h>
 53 #include<unistd.h>
 54 #include<sys/socket.h>
 55 #include<netinet/in.h>
 56 #include<arpa/inet.h>
 57 #include<sys/select.h>
 58 using namespace std;
 59 int main()
 60 {
 61   int sockClient,nMsgLen,nReady;
 62   char szRecv[1024],szSend[1024],szMsg[1024];
 63   struct sockaddr_in addrServer,addrClient,addrLocal;
 64   socklen_t addrLen;
 65   fd_set setHold,setTest;
 66 
 67   sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
 68   addrLen=sizeof(struct sockaddr_in);
 69   bzero(&addrServer,sizeof(addrServer));
 70   addrServer.sin_family=AF_INET;
 71   addrServer.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
 72   addrServer.sin_port=htons(8000);
 73 
 74   addrLocal.sin_family=AF_INET;//bind to a local port
 75   addrLocal.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
 76   addrLocal.sin_port=htons(9000);
 77   if(bind(sockClient,(struct sockaddr*)&addrLocal,sizeof(addrLocal))==-1)
 78   {
 79     perror("error in binding");
 80     exit(2);
 81   }
 82 
 83   if(connect(sockClient,(struct sockaddr*)&addrServer,sizeof(addrServer))==-1)
 84   {
 85     perror("error in connecting");
 86     exit(1);
 87   }
 88 
 89   FD_ZERO(&setHold);
 90   FD_SET(STDIN_FILENO,&setHold);
 91   FD_SET(sockClient,&setHold);
 92   cout<<"you can type in sentences any time"<<endl;
 93   while(true)
 94   {
 95     setTest=setHold;
 96     nReady=select(sockClient+1,&setTest,NULL,NULL,NULL);
 97     if(FD_ISSET(0,&setTest))
 98     {
 99       nMsgLen=read(0,szMsg,1024);
100       write(sockClient,szMsg,nMsgLen);
101     }
102     if(FD_ISSET(sockClient,&setTest))
103     {
104       nMsgLen=read(sockClient,szRecv,1024);
105       szRecv[nMsgLen]='\0';
106       cout<<"read:"<<szRecv<<endl;
107     }
108 
109   }
110 
111 }

 


最后來個“第三者”,向第二個的端口發數據報。看她會不會成為忠貞的感情守護人:
a@a-desktop:~/d/lab$ cat clienta.cpp

 1 #include<string.h>
 2 #include<iostream>
 3 #include<stdlib.h>
 4 #include<unistd.h>
 5 #include<sys/socket.h>
 6 #include<netinet/in.h>
 7 #include<arpa/inet.h>
 8 using namespace std;
 9 int main()
10 {
11   socklen_t addrLen=sizeof(struct sockaddr_in);
12   struct sockaddr_in addrServer;
13   char szMsg[1024];
14   int sockClient;
15 
16   addrServer.sin_family=AF_INET;
17   addrServer.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
18   addrServer.sin_port=htons(9000);
19 
20   sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
21   while(true)
22   {
23     static int id=0;
24     snprintf(szMsg,sizeof(szMsg),"this is %d",id++);
25     sendto(sockClient,szMsg,strlen(szMsg),0,(struct sockaddr*)&addrServer,sizeof(addrServer));
26     sleep(1);
27   }
28 }

 





實驗結果:
現運行第一個程序,再運行第三個程序,然后運行第二個程序。
服務器端:

a@a-desktop:~/d/lab$ ./rollback
callback server begin to listen
send back:xinheblue likes playing

send back:and listenning to music


第二個程序:
a@a-desktop:~/d/lab$ ./udpclient
you can type in sentences any time
xinheblue likes playing
read:xinheblue likes playing

and listenning to music
read:and listenning to music


實現結果證明,第二個程序調用connect后,不甩第三個程序發來的數據包。對於感情,希望將來我的她也能這樣。。。


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