Linux 網絡編程: UDP中的connect, 客戶端中的bind

udp 與 connect()

原文: https://www.cnblogs.com/bleopard/p/4004916.html

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_taddrlen);

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;

---

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：

1. 指定新的IP地址和端口號；
2. 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。

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：

int main() {
 int sockListener, nMsgLen;
 char szBuf[1024];
 struct sockaddr_in addrListener;
 socklen_t addrLen;
 addrLen = sizeof(struct sockaddr_in);
 bzero(&addrListener, sizeof(addrListener));
 addrListener.sin_family = AF_INET;
 addrListener.sin_port = htons(8000);
 
 if ((sockListener = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) {
 perror("error in getting a socket");
 exit(1);
 }
 
 if (bind(sockListener, (struct sockaddr *)&addrListener,
 sizeof(addrListener)) == -1) {
 perror("bind a listener for a socket");
 exit(2);
 }
 
 struct sockaddr_in addrClient;
 cout << "start listenning" << endl;
 while (true) {
 nMsgLen = recvfrom(sockListener, szBuf, 1024, 0,
 (struct sockaddr *)&addrClient, &addrLen);
 if (nMsgLen > 0) {
 szBuf[nMsgLen] = '\0';
 cout << "send back:" << szBuf << endl;
 sendto(sockListener, szBuf, nMsgLen, 0,
 (struct sockaddr *)&addrClient, addrLen);
 }
 }
}
 

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？

int main() {
 int sockClient, nMsgLen, nReady;
 char szRecv[1024], szSend[1024], szMsg[1024];
 struct sockaddr_in addrServer, addrClient, addrLocal;
 socklen_t addrLen;
 fd_set setHold, setTest;
 
 sockClient = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 addrLen = sizeof(struct sockaddr_in);
 bzero(&addrServer, sizeof(addrServer));
 addrServer.sin_family = AF_INET;
 addrServer.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
 addrServer.sin_port = htons(8000);
 
 addrLocal.sin_family = AF_INET; // bind to a local port
 addrLocal.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 addrLocal.sin_port = htons(9000);
 if (bind(sockClient, (struct sockaddr *)&addrLocal, sizeof(addrLocal)) == -1) {
 perror("error in binding");
 exit(2);
 }
 
 if (connect(sockClient, (struct sockaddr *)&addrServer,
 sizeof(addrServer)) == -1) {
 perror("error in connecting");
 exit(1);
 }
 
 FD_ZERO(&setHold);
 FD_SET(STDIN_FILENO, &setHold);
 FD_SET(sockClient, &setHold);
 cout << "you can type in sentences any time" << endl;
 while (true) {
 setTest = setHold;
 nReady = select(sockClient + 1, &setTest, NULL, NULL, NULL);
 if (FD_ISSET(0, &setTest)) {
 nMsgLen = read(0, szMsg, 1024);
 write(sockClient, szMsg, nMsgLen);
 }
 if (FD_ISSET(sockClient, &setTest)) {
 nMsgLen = read(sockClient, szRecv, 1024);
 szRecv[nMsgLen] = '\0';
 cout << "read:" << szRecv << endl;
 }
 }
}
 

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:

int main() {
 socklen_t addrLen = sizeof(struct sockaddr_in);
 struct sockaddr_in addrServer;
 char szMsg[1024];
 int sockClient;
 
 addrServer.sin_family = AF_INET;
 addrServer.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
 addrServer.sin_port = htons(9000);
 
 sockClient = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 while (true) {
 static int id = 0;
 snprintf(szMsg, sizeof(szMsg), "this is %d", id++);
 sendto(sockClient, szMsg, strlen(szMsg), 0,
 (struct sockaddr *)&addrServer, sizeof(addrServer));
 sleep(1);
 }
}

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：

callback server begin to listen
send back:xinheblue likes playing
 
send back:and listenning to music

第二個程序：

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，不接收第三個程序發來的數據包。

udp客戶端 用不用 bind 的區別

原文: https://blog.csdn.net/u012803067/article/details/79404480

無連接的socket的客戶端和服務端以及面向連接socket的服務端通過調用bind函數來配置本地信息。使用bind函數時，通過將my_addr.sin_port置為0，函數會自動為你選擇一個未占用的端口來使用。
Bind()函數在成功被調用時返回0；出現錯誤時返回"-1"並將errno置為相應的錯誤號。需要注意的是，在調用bind函數時一般不要將端口號置為小於1024的值，因為1到1024是保留端口號，你可以選擇大於1024中的任何一個沒有被占用的端口號。

有連接的socket客戶端通過調用Connect函數在socket數據結構中保存本地和遠端信息，無須調用bind()，因為這種情況下只需知道目的機器的IP地址，而客戶通過哪個端口與服務器建立連接並不需要關心，socket執行體為你的程序自動選擇一個未被占用的端口，並通知你的程序數據什么時候打開端口。（當然也有特殊情況，linux系統中rlogin命令應當調用bind函數綁定一個未用的保留端口號，還有當客戶端需要用指定的網絡設備接口和端口號進行通信等等）
總之：

1. 需要在建連前就知道端口的話，需要 bind
2. 需要通過指定的端口來通訊的話，需要 bind

具體到上面那兩個程序，本來用的是TCP，客戶端就不用綁定端口了，綁定之后只能運行一個client的程序屬於自己人為設定的障礙，而從服務器那邊得到的客戶機連接端口號（是系統自動分配的）與這邊客戶機綁定的端口號根本是不相關的，所以客戶端綁定也就失去了意義。

首先，服務器和客戶端都可以bind，bind並不是服務器的專利。
客戶端進程bind端口： 由進程選擇一個端口去連服務器，（如果默認情況下，調用bind函數時，內核指定的端口是同一個，那么調用多個調用了bind（）的client程序，會出現端口被占用的錯誤）注意這里的端口是客戶端的端口。如果不分配就表示交給內核去選擇一個可用端口。
客戶端進程bind IP地址：相當於為發送出去的IP數據報分配了源IP地址，但交給進程分配IP地址的時候（就是這樣寫明了bind IP地址的時候）這個IP地址必須是主機的一個接口，不能分配一個不存在的IP。如果不分配就表示由內核根據所用的輸出接口來選擇源IP地址。

一般情況下客戶端是不用調用bind函數的，一切都交給內核搞定，YES！

服務端進程bind端口：基本是必須要做的事情，比如一個服務器啟動時（比如freebsd），它會一個一個的捆綁眾所周知的端口來提供服務，同樣，如果bind了一個端口就表示我這個服務器會在這個端口提供一些“特殊服務”。
服務端進程bind IP地址：目的是限制了服務端進程創建的socket只接受那些目的地為此IP地址的客戶鏈接，一般一個服務器程序里都有

servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 只是針對IP4，IP6代碼不太一樣

這樣一句話，意思就是：我不指定客戶端的IP，隨便連，來者不拒！

總之只要你bind時候沒有指定哪一項（置為0），內核會幫你選擇。