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




Android tcp 通信封装_udp接受


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。


Android tcp 通信封装_android tcp socket框架_02


2) 基本TCP客户—服务器程序设计基本框架流程图


Android tcp 通信封装_socket不能bind请求的地址_03


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 );   
}

客户端的工作流程: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,请求连接服务器,通过新的socket向客户端发送字符串” hi,I am client!”。最后关闭该socket。

main() 
  
{   int cli_sockfd;   /*客户端SOCKET */   int addrlen;   char seraddr[14];   struct sockaddr_in ser_addr,   /* 服务器的地址*/   
cli_addr;   /* 客户端的地址*/   char msg[MAX_MSG_SIZE];   /* 缓冲区*/   
GetServerAddr( seraddr );   
cli_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 );   
}   /* 初始化客户端地址*/   
addrlen =   sizeof(   struct sockaddr_in);   
bzero( &ser_addr, addrlen );   
cli_addr.sin_family = AF_INET;   
cli_addr.sin_addr.s_addr = htonl( INADDR_ANY );   
cli_addr.sin_port = 0;   if ( bind( cli_sockfd, (   struct sockaddr *) &cli_addr, addrlen ) < 0 )   
{   /*棒定失败 */   
fprintf( stderr, "Bind 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 = inet_addr( seraddr );   
ser_addr.sin_port = htons( SERVER_PORT );   if ( connect( cli_sockfd, (   struct sockaddr *) &ser_addr, &addrlen ) != 0 )   /*请求连接*/   
{   /*连接失败 */   
fprintf( stderr, "Connect Error:%sn", strerror( errno ) );   
close( cli_sockfd );   
exit( 1 );   
}   
strcpy( msg, "hi,I am client!" );   
send( sockfd, msg,   sizeof(msg), 0 );   /*发送数据*/   
recv( sockfd, msg, MAX_MSG_SIZE, 0 );   /* 接受数据*/   printf( "%sn", msg );   /*在屏幕上打印出来 */   
close( cli_sockfd );   
}

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,接收到一个客户端时,服务器显示该客户端的IP地址,并将字串返回给客户端。

3、UDP/IP应用编程接口(API)

int main(   int argc,   char **argv )   
{   int ser_sockfd;   int len;   /* int addrlen; */   
socklen_t addrlen;   char seraddr[100];   struct sockaddr_in ser_addr;   /*建立socket*/   
ser_sockfd = socket( AF_INET, SOCK_DGRAM, 0 );   if ( ser_sockfd < 0 )   
{   printf( "I cannot socket successn" );   return(1);   
}   /*填写sockaddr_in 结构*/   
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 );   /*绑定客户端   * if(bind(ser_sockfd,(struct sockaddr *)&ser_addr,addrlen)<0)   * {   * printf("connect");   * return 1;   * }   * while(1)   * {   * bzero(seraddr,sizeof(seraddr));   * len=recvfrom(ser_sockfd,seraddr,sizeof(seraddr),0,(struct sockaddr*)&ser_addr,&addrlen);   * /*显示client端的网络地址*/   printf( "receive from %sn", inet_ntoa( ser_addr.sin_addr ) );   /*显示客户端发来的字串*/   printf( "recevce:%s", seraddr );   /*将字串返回给client端*/   
sendto( ser_sockfd, seraddr, len, 0, (   struct sockaddr *) &ser_addr, addrlen );   
}

客户端的工作流程:首先调用socket函数创建一个Socket,填写服务器地址及端口号,从标准输入设备中取得字符串,将字符串传送给服务器端,并接收服务器端返回的字符串。最后关闭该socket。

int GetServerAddr(   char * addrname )   
{   printf( "please input server addr:" );   
scanf( "%s", addrname );   return(1);   
}   int main(   int argc,   char **argv )   
{   int cli_sockfd;   int len;   
socklen_t addrlen;   char seraddr[14];   struct sockaddr_in cli_addr;   char buffer[256];   
GetServerAddr( seraddr );   /* 建立socket*/   
cli_sockfd = socket( AF_INET, SOCK_DGRAM, 0 );   if ( cli_sockfd < 0 )   
{   printf( "I cannot socket successn" );   return(1);   
}   /* 填写sockaddr_in*/   
addrlen =   sizeof(   struct sockaddr_in);   
bzero( &cli_addr, addrlen );   
cli_addr.sin_family = AF_INET;   
cli_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr( seraddr );   /* cli_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); */   
cli_addr.sin_port = htons( SERVER_PORT );   
bzero( buffer,   sizeof(buffer) );   /* 从标准输入设备取得字符串*/   
len = read( STDIN_FILENO, buffer,   sizeof(buffer) );   /* 将字符串传送给server端*/   
sendto( cli_sockfd, buffer, len, 0, (   struct sockaddr *) &cli_addr, addrlen );   /* 接收server端返回的字符串*/   
len = recvfrom( cli_sockfd, buffer,   sizeof(buffer), 0, (   struct sockaddr *) &cli_addr, &addrlen );   /* printf("receive from %sn",inet_ntoa(cli_addr.sin_addr)); */   printf( "receive: %s", buffer );   
close( cli_sockfd );   
}

四、调试

Makefile文件为:

CC=gcc 
  
all:server client   
CFLAGS=-o   
server: server.c   
$(CC) $(CFLAGS) $@ server.c   
client: client.c   
$(CC) $(CFLAGS) $@ client.c   
clean:   
rm -f server client

运行结果如下图:在shell中执行make进行编译,make clean删除生成文件。


Android tcp 通信封装_udp接受_04