一、UDP、linux基礎介紹

套接字：就是IP地址+端口號

IP地址：4字節(jié)
端口號：2字節(jié)，也就是說范圍是0~65535
端口號分為：知名端口號、一些固定的端口號
知名端口號
0--1023：http，ssh，ftp，telnet等一些協(xié)議端口號都是固定的，對于操作系統(tǒng)來說是不能對其進行分配的

一些固定的端口號

ssh服務器，使用22端口
ftp服務器，使用21端口
telnet服務器，使用23端口
http服務器，使用80端口
https服務器，使用443端口
操作系統(tǒng)動態(tài)分配的端口號
客戶端服務器的端口號，這個范圍的端口號操作系統(tǒng)可以對其進行分配

查看端口號

less /etc/services
 //就可以查看Linux下所有的端口號了

IP地址的理解：
IP地址用來標識一個主機

端口號的理解：
端口號就是用來告訴操作系統(tǒng)要對于那一個進程進行操作，也就是說端口號就是用來標識一個進程
一個端口號只可被一個進程所占用，但是一個進程可以擁有多個端口號，也就是進程和端口號是一對多的關系
當我們寫一個程序使用端口號的時候，要避開這些知名端口號

【問題】

（1）一個進程是否可以bind多個端口號呢？
可以，因為一個進程可以打開多個文件描述符，而每一個文件描述符都對應著一個端口號，所以一個進程可以綁定多個端口號

（2）一個端口號是否可以被多個進程bind？
不可以
如果一個進程先綁定一個端口號，然后再fork一個子進程，這樣的話就實現(xiàn)了多個進程綁定一個端口號，但是不同的進程綁定同一個端口號是不可以的
TIME_WAIT狀態(tài)，服務器不能立即重啟也說明不用進程不能同時綁定同一個端口號

（3）多個進程可以監(jiān)聽同一個端口號嗎？
可以。監(jiān)聽之前要進行創(chuàng)建套接字->綁定ip::端口號->監(jiān)聽。我們可以在bind之前使用setsockopt函數(shù)，設置套接字選項，其中就包括REUSEADDR這個選項，表明多個進程可以復用bind函數(shù)中指定的地址和端口號
所以套接字就可以準確的標識一臺主機上的一個進程，從而完成計算機之間的通信（主機A的某個進程與主機B上的另一個進程進行通信
）

 網(wǎng)絡字節(jié)序轉換：
對于數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸?shù)臅r候有著自己遵循的傳輸規(guī)則大端傳輸
對于主機上的數(shù)據(jù)的傳輸序列有著兩種：
大端：即高位字節(jié)序放在低地址上
小端：即低位字節(jié)序放在低地址上
傳輸：均是先傳輸?shù)偷刂飞系臄?shù)據(jù)然后是高地址上的數(shù)據(jù)
所以對于主機上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候傳輸?shù)骄W(wǎng)絡上的時候有可能導致數(shù)據(jù)錯誤（例如主機上是小端的時候，所以需要進行轉換）

轉換函數(shù)：

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16 hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
h：表示主機host name
n：表示網(wǎng)絡network
l：表示4字節(jié)long
s：表示2字節(jié)short

地址轉換函數(shù)：

字符串轉化為in_addr
in_addr_t inet_addr(const char* strptr)
in_addr轉化為字符串
char* inet_ntoa(struct in_addr inaddr)

具有不可重入性，也就是不可多次調用，因為該函數(shù)自己在靜態(tài)區(qū)開辟一塊空間用來存放IP地址字符串的

 UDP協(xié)議：
UDP協(xié)議端格式

• 16為UDP長度，表示整個數(shù)據(jù)報（UDP首部+UDP數(shù)據(jù)）的最大長度（64KB）
• 檢驗和：如果校驗和出錯，就會直接丟棄（檢驗的是把首部和數(shù)據(jù)部分一起都檢驗）
• 校驗值首先在數(shù)據(jù)發(fā)送方通過特殊的算法計算得出，在傳遞到接收方之后，還要在重新計算。如果某個數(shù)據(jù)報在傳輸過程中被第三方篡改或者由于線路噪音等原因受到損壞，發(fā)送和接收方的校驗計算值將不會相符，由此UDP協(xié)議可以檢驗是否出錯。
• 源端口號：在對方回信是選用，不需要時可用全0
• 目的端口號：在終點交付報時必須要用到
• 長度：UDP用戶數(shù)據(jù)報的長度，其最小值是8（僅有首部）

UDP的特點：

• 無連接：直到對端的IP和端口號就直接進行傳輸，不需要建立連接
• 不可靠：沒有確認機制，沒有重傳機制；因為沒有網(wǎng)絡故障該段無法發(fā)送到對方，UDP協(xié)議層也不會給應用層返回任何錯誤信息
• 面向數(shù)據(jù)報：不能夠靈活的控制讀寫數(shù)據(jù)的次數(shù)和數(shù)量
• 控制選項較少，數(shù)據(jù)傳輸過程中延遲小，數(shù)據(jù)傳輸效率高
• 面向數(shù)據(jù)報
• 應用層交給UDP多長的報文，UDP原樣發(fā)送，既不會拆分也不會合并

例：用UDP傳輸100個字節(jié)的數(shù)據(jù)
如果發(fā)送端調用一次sendto，發(fā)送100個字節(jié)。那么接收端也必須調用對應的一次recvfrom，接收100字節(jié)；而不能循環(huán)調用10次recvfrom，每次發(fā)送10個字節(jié)
UDP的緩存區(qū)
UDP沒有發(fā)送緩存區(qū)，調用sendto之后會直接交給內(nèi)核，由內(nèi)核·將數(shù)據(jù)傳給網(wǎng)絡層協(xié)議進行后續(xù)的傳輸動作。因為UDP是不面向連接的，所以沒有重發(fā)機制，也就不需要發(fā)送緩存區(qū)將已經(jīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)保存下來為了發(fā)送失敗進行重傳做準備
UDP具有接收緩存區(qū)。但是這個接收緩存區(qū)不能保證收到的UDP報的順序和發(fā)送UDP報的順序一致；如果緩存區(qū)滿了，在到達的UDP數(shù)據(jù)就會被丟棄
UDP的Socket既能讀，也能寫，全雙工

UDP的使用注意事項：
UDP協(xié)議首部中有一個16位的最大長度，也就是說一個UDP能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的最大長度是64K（包含UDP首部）。但是64K在當今的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，是一個非常小的數(shù)字。如果我們需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)超過64K，就需要應用層手動的分包，多次發(fā)送，并在接收端拼裝
UDP首部中校驗和的計算方法有些特殊。在計算校驗和時，要在UDP用戶數(shù)據(jù)報之前增加12個字節(jié)的偽首部
偽首部既不向下傳輸也不想上遞送，而僅僅是為了計算校驗和
與IP數(shù)據(jù)報的校驗和只檢驗IP數(shù)據(jù)報的首部不同，UDP的校驗和是把首部和數(shù)據(jù)部分一起都檢驗

偽首部：

基于UDP的應用層的協(xié)議：

• NFS：網(wǎng)絡文件系統(tǒng)
• TFTP：簡單文件傳輸文件協(xié)議
• DHCP：動態(tài)主機配置協(xié)議
• DNS：域名解析協(xié)議

用UDP實現(xiàn)可靠傳輸？

• 參考TCP的可靠性機制，在應用層實現(xiàn)類似的邏輯
• 引用序列號，保證數(shù)據(jù)順序
• 引入確認應答，確保對端收到了數(shù)據(jù)
• 引入超時重傳，如果隔一段時間沒有應答，就重發(fā)數(shù)據(jù)

二、對于各函數(shù)使用

1、對于socket函數(shù)的使用

1.1 函數(shù)原型

int socket(int domain, int type, int protocol);
domain: 領域
    AF_INET：IPV4
    AF_INET6：IPV6
type: 類型
    SOCK_STREAM
    SOCK_DGARM
protocol: 協(xié)議

1.2 函數(shù)的作用
在通信領域中創(chuàng)建一個未被綁定的套接字，并且返回一個文件描述符，可以在以后對套接字進行操作的函數(shù)調用中使用

2、 對于bind函數(shù)的使用

2.1 函數(shù)原型
int bind(int socket, const struct sockaddr* address, socklen_t address_len);
2.2. 函數(shù)的作用
該函數(shù)采用先前創(chuàng)建好的套接字來對于IP地址以及端口號進行綁定，也就是表示該套接字可以標識出在一個網(wǎng)絡中一臺確定的主機并且主機中的進程

3、 對于recvfrom函數(shù)的使用

3.1 函數(shù)原型

ssize_t recvfrom(int socket, void* restrict buffer, size_t length, 
                 int flags, struct sockaddr* restrict address, 
                socklen_t* restrict address_len);
​
socket：要接受那一個套接字的消息
buffer：用來接收消息的緩存區(qū)
length：接收的消息的長度
flags：類型
address：空指針或者存儲發(fā)送信息的sockaddr結構
addless_len：指定地址參數(shù)指向的sockaddr結構的長度

3.2 函數(shù)的作用 
用來接收從socket套接字發(fā)送來的消息。該套接字的sockaddr結構也知道

4、 對于sendto函數(shù)的使用

4.1 函數(shù)原型
ssize_t recvfrom(int socket, const void* message, size_t length,
                 int flags, const struct sockaddr* dest_addr,
                socklen_t* dest_len);
4.2 函數(shù)的作用
該函數(shù)是socket套接字從dest_addr出接收消息

三、 擴展知識

1、 netstat

netstat是一個用來監(jiān)控TCP/IP網(wǎng)絡非重要工具
語法：netstat [選項]
功能：查看網(wǎng)絡狀態(tài)

選項：
-a，顯示所有連線的Socket
-c，持續(xù)列出網(wǎng)絡狀態(tài)
-n，直接使用ip地址，而不通過域名服務器，也就是顯示為數(shù)字
-l，顯示監(jiān)控中的服務器的Socket，僅列出監(jiān)聽（Listen）狀態(tài)下的Socket
-p，顯示正在使用Socket的程序的識別碼和名稱(PID/Program name)
-t，顯示TCP傳輸協(xié)議的連線狀況
-u，顯示UDP傳輸協(xié)議的連線狀況
-v，顯示指令執(zhí)行過程
-V，顯示版本信息
-x，顯示UNIX傳輸協(xié)議的連線狀況
-s，顯示網(wǎng)絡工作信息統(tǒng)計表
-h，在線幫助

2、 pidof

查看服務器進程id是非常方面

語法：pisdof [進程名]

功能：通過進程名，查看進程id

到此這篇關于linux對于UDP的學習的文章就介紹到這了,更多相關linux內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！