• UNIX网络编程——UDP 的connect函数(改进版)


         上一篇我们提到,除非套接字已连接,否则异步错误是不会返回到UDP套接字的。我们确实可以给UDP套接字调用connect,然而这样做的结果却与TCP连接大相径庭:没有三次握手。内核只是检查是否存在立即可知的错误(例如一个显然不可达的目的地),记录对端的IP地址和端口号(取自传递给connect的套接字地址结构),然后立即返回到调用进程。

         

         有了这个能力后,我们必须区分:

    (1)未连接UDP套接字,新创建UDP套接字默认如此;

    (2)已连接UDP套接字,对UDP套接字调用connect的结果。


         对于已连接UDP套接字,与默认的未连接UDP套接字相比,发生了三个变化:

    (1)我们再也不能给输出操作指定目的IP地址和端口号。也就是说,我们不使用sendto,而改用write或send。写到已连接UDP套接字上的任何内容都自动发送到由connect指定的协议地址(例如IP地址和端口号)。(其实我们可以给已连接UDP套接字调用sendto,但是不能指定目的地址。sendto的第五个参数必须为空,第六个参数应该为0)。

                                             

         后面有在ubuntu 10.04系统下的验证。

    (2)我们不必使用recvfrom以获悉数据报的发送者,而改用read,recv或recvmsg。在一个已连接UDP套接字上,由内核为输入操作返回的数据报只有那些来自connect所指定协议地址的数据报。确切的说,一个已连接的UDP套接字仅仅与一个IP地址交换数据报,因为connect到多播或广播地址是可能的)。

    (3)由已连接的UDP套接字引发的异步错误会返回给他们所在的进程,而未连接UDP套接字不接受任何异步错误

                               

         应用进程首先调用connect指定对端的IP地址和端口号,然后使用read和write与对端进程交换数据。来自任何其他IP地址或端口的数据报(上中我们用“???”表示)不投递给这个已连接套接字,因为他们要么源IP地址要么源UDP端口不与该套接字connect到的协议地址相匹配。这些数据报可能投递给同一个主机上的其他某个UDP套接字。如果没有相匹配的其他套接字,UDP将丢弃他们并生成相应的ICMP端口不可达错误

     

    1.给一个UDP套接字多次调用connect

       拥有一个已连接UDP套接字的进程可出于下列两个目的之一再次调用connect:

    • 指定新的IP地址和端口号;
    • 断开套接字。

          第一个目的(即给一个已连接UDP套接字指定新的对端)不同于TCP套接字中的connect的使用:对于TCP套接字,connect只能调用一次

          为了断开一个已UDP套接字连接,我们再次调用connect时把套接字地址结构的地址族成员(sin_family)设置为AF_UNSPEC使套接字断开连接的是在已连接UDP套接字上调用connect的进程。

     

    2.性能

           在一个未连接的UDP套接字上给两个数据报调用sendto函数于是涉及内核执行下列6个步骤:

    (1)连接套接字;

    (2)输出第一个数据报;

    (3)断开套接字连接;

    (4)连接套接字;

    (5)输出第二个数据报;

    (6)断开套接字连接。

          调用connect后调用两次write涉及内核执行3个步骤:

    (1)连接套接字;

    (2)输出第一个数据报;

    (3)输出第二个数据报。

     

    客户端程序:

    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <errno.h>
    #include <string.h>
    
    #define SERV_PORT 3333
    #define MAXLINE 1024
    #define ERR_EXIT(m) 
            do 
            { 
                    perror(m); 
                    exit(EXIT_FAILURE); 
            } while(0)
    
    typedef struct sockaddr SA;
    void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
    {
    	int     n;  
        char    sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];
    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    	struct sockaddr_in	servaddr;
    	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    	servaddr.sin_family = AF_INET;
    	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    	inet_pton(AF_INET, "192.168.2.103", &servaddr.sin_addr);	
    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
        connect(sockfd, (SA *) pservaddr, servlen);  
      
        while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {  
      
            n = write(sockfd, sendline, strlen(sendline)); 
            //n = sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);
            //n = sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, &servaddr, sizeof(servaddr));		
            //n = sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, NULL, 0);
            if (n == -1)  
            {  
                if (errno == EISCONN)  
                    ERR_EXIT("sendto");  
                else
                    perror("sendto huangcheng");			
            } 		
    		
    		
    		//struct sockaddr_in preply_addr;
    		//socklen_t addrlen;
            n = read(sockfd, recvline, MAXLINE);
            //n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);
            //n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, (SA*)&preply_addr, &addrlen);		
            if (n == -1)  
            {  
                if (errno == EINTR)  
                    continue;  
                ERR_EXIT("recvfrom");  
            } 
    		//printf("reply from %s 
    ",inet_ntoa(preply_addr.sin_addr));
            recvline[n] = 0;    /* null terminate */  
            fputs(recvline, stdout);
    	}
    }
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
    	int					sockfd;
    	struct sockaddr_in	servaddr;
    
    	if (argc != 2)
    		ERR_EXIT("usage: udpcli <IPaddress>");
    
    	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    	servaddr.sin_family = AF_INET;
    	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    	inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);
    
    	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    
    	dg_cli(stdin, sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));
    
    	exit(0);
    }

    运行结果:

    huangcheng@ubuntu:~$ ./cli 127.0.0.1
    huangcheng
    recvfrom: Connection refused


    虚拟机:

    huangcheng@ubuntu:~$ ifconfig
    eth0      Link encap:以太网  硬件地址 00:0c:29:88:e0:1f
              inet 地址:192.168.2.103  广播:192.168.2.255  掩码:255.255.255.0
              inet6 地址: fe80::20c:29ff:fe88:e01f/64 Scope:Link
              UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  跃点数:1
              接收数据包:43472 错误:0 丢弃:0 过载:0 帧数:0
              发送数据包:19785 错误:0 丢弃:0 过载:0 载波:0
              碰撞:0 发送队列长度:1000
              接收字节:52561935 (52.5 MB)  发送字节:1925585 (1.9 MB)
              中断:19 基本地址:0x2000
    
    lo        Link encap:本地环回
              inet 地址:127.0.0.1  掩码:255.0.0.0
              inet6 地址: ::1/128 Scope:Host
              UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  跃点数:1
              接收数据包:396 错误:0 丢弃:0 过载:0 帧数:0
              发送数据包:396 错误:0 丢弃:0 过载:0 载波:0
              碰撞:0 发送队列长度:0
              接收字节:38912 (38.9 KB)  发送字节:38912 (38.9 KB)
    
    huangcheng@ubuntu:~$


    验证UDP套接字,已连接:

    write或send:可以

    不指定目的地址的sendto:可以

    指定目的地址的send:

    (1)connect指定的IP地址是:127.0.0.1,sendto指定的IP地址为:127.0.0.1或者192.168.2.103  均正常。

    (2)connect指定的IP地址是:127.0.0.1,sendto指定的IP地址为:192.168.4.103 即不为虚拟机的IP地址时,运行结果sendto huangcheng:Invalid argument,即出错。


    注意:在<<UNIX网络编程——基于UDP协议的网络程序>>中也有UDP connect的介绍。

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