一、概述
TCP（傳輸控制協議）和UDP（用戶數據報協議是網絡體系結構TCP/IP模型中傳輸層一層中的兩個不同的通信協議。
TCP：傳輸控制協議，一種面向連接的協議，給用戶進程提供可靠的全雙工的字節流，TCP套接口是字節流套接口(stream socket)的一種。
UDP：用戶數據報協議。UDP是一種無連接協議。UDP套接口是數據報套接口(datagram socket)的一種。
二、TCP和UDP介紹
1）基本TCP客戶—服務器程序設計基本框架
說明：（三路握手）
1.客戶端發送一個SYN段（同步序號）指明客戶打算連接的服務器端口，以及初始化序號(ISN) 。
2.服務器發回包含服務器的初始序號的SYN報文段作為應答。同時，將確認序號(ACK)設置為客戶的ISN加1以對客戶的SYN 報文段進行確認。一個SYN將占用一個序號。
3.客戶必須將確認序號設置為服務器的ISN加1以對服務器的SYN報文段進行確認。
2) 基本TCP客戶—服務器程序設計基本框架流程圖
3) UDP和TCP的對比：
從上面的流程圖比較我們可以很明顯的看出UDP沒有三次握手過程。
簡單點說。UDP處理的細節比TCP少。UDP不能保證消息被傳送到（它也報告消息沒有傳送到）目的地。UDP也不保證數據包的傳送順序。UDP把數據發出去后只能希望它能夠抵達目的地。
TCP優缺點：
優點：
1．TCP提供以認可的方式顯式地創建和終止連接。
2．TCP保證可靠的、順序的（數據包以發送的順序接收）以及不會重復的數據傳輸。
3．TCP處理流控制。
4．允許數據優先
5．如果數據沒有傳送到，則TCP套接口返回一個出錯狀態條件。
6．TCP通過保持連續并將數據塊分成更小的分片來處理大數據塊。—無需程序員知道
缺點： TCP在轉移數據時必須創建（并保持）一個連接。這個連接給通信進程增加了開銷，讓它比UDP速度要慢。
UDP優缺點：
1．UDP不要求保持一個連接
2．UDP沒有因接收方認可收到數據包（或者當數據包沒有正確抵達而自動重傳）而帶來的開銷。
3．設計UDP的目的是用于短應用和控制消息
4．在一個數據包連接一個數據包的基礎上，UDP要求的網絡帶寬比TDP更小。
三、Socket編程
Socket接口是TCP/IP網絡的API，Socket接口定義了許多函數或例程，程序員可以用它們來開發TCP/IP網絡上的應用程序。要學Internet上的TCP/IP網絡編程，必須理解Socket接口。
Socket接口設計者先是將接口放在Unix操作系統里面的。如果了解Unix系統的輸入和輸出的話，就很容易了解Socket了。網絡的Socket數據傳輸是一種特殊的I/O，Socket也是一種文件描述符。Socket也具有一個類似于打開文件的函數調用Socket()，該函數返回一個整型的Socket描述符，隨后的連接建立、數據傳輸等操作都是通過該Socket實現的。常用的Socket類型有兩種：流式Socket（SOCK_STREAM）和數據報式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一種面向連接的Socket，針對于面向連接的TCP服務應用；數據報式Socket是一種無連接的Socket，對應于無連接的UDP服務應用。
1、socket調用庫函數主要有：
創建套接字
Socket(af,type,protocol)
建立地址和套接字的聯系
bind(sockid, local addr, addrlen)
服務器端偵聽客戶端的請求
listen( Sockid ,quenlen)
建立服務器/客戶端的連接 (面向連接TCP）
客戶端請求連接
Connect(sockid, destaddr, addrlen)
服務器端等待從編號為Sockid的Socket上接收客戶連接請求
newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)
發送/接收數據
面向連接：send(sockid, buff, bufflen)
recv( )
面向無連接：sendto(sockid,buff,…,addrlen)
recvfrom( )
釋放套接字
close(sockid)
2、TCP/IP應用編程接口（API）
服務器的工作流程：首先調用socket函數創建一個Socket，然后調用bind函數將其與本機地址以及一個本地端口號綁定，然后調用listen在相應的socket上監聽，當accpet接收到一個連接服務請求時，將生成一個新的socket。服務器顯示該客戶機的IP地址，并通過新的socket向客戶端發送字符串" hi,I am server!"。后關閉該socket。
main()
{
int sock_fd,client_fd; /*sock_fd：監聽socket；client_fd：數據傳輸socket */
struct sockaddr_in ser_addr; /* 本機地址信息 */
struct sockaddr_in cli_addr; /* 客戶端地址信息 */
char msg[MAX_MSG_SIZE];/* 緩沖區*/
ser_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*創建連接的SOCKET */
if(ser_sockfd<0)
{/*創建失敗 */
fprintf(stderr,"socker Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 初始化服務器地址*/
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)
{ /*綁定失敗 */
fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/*偵聽客戶端請求*/
if(listen(ser_sockfd,BACKLOG)<0)
{
fprintf(stderr,"Listen Error:%s\n",strerror(errno));
close(ser_sockfd);
exit(1);
}
while(1)
{/* 等待接收客戶連接請求*/
cli_sockfd=accept(ser_sockfd,(struct sockaddr*) & cli_addr,&addrlen);
if(cli_sockfd<=0)
{
fprintf(stderr,"Accept Error:%s\n",strerror(errno));
}
else
{/*開始服務*/
recv(cli_addr,msg,MAX_MSG_SIZE,0); /* 接受數據*/
printf("received a connection from %sn", inet_ntoa(cli_addr.sin_addr));
printf("%s\n",msg);/*在屏幕上打印出來 */
strcpy(msg,"hi,I am server!");
send(cli_addr,msg,sizeof(msg),0); /*發送的數據*/
close(cli_addr);
}
}
close(ser_sockfd);
}
客戶端的工作流程：首先調用socket函數創建一個Socket，然后調用bind函數將其與本機地址以及一個本地端口號綁定，請求連接服務器，通過新的socket向客戶端發送字符串" hi,I am client!"。后關閉該socket。
main()
{
int cli_sockfd;/*客戶端SOCKET */
int addrlen;
char seraddr[14];
struct sockaddr_in ser_addr,/* 服務器的地址*/
cli_addr;/* 客戶端的地址*/
char msg[MAX_MSG_SIZE];/* 緩沖區*/
GetServerAddr(seraddr);
cli_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*創建連接的SOCKET */
if(ser_sockfd<0)
{/*創建失敗 */
fprintf(stderr,"socker Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 初始化客戶端地址*/
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)
{
/*棒定失敗 */
fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 初始化服務器地址*/
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)/*請求連接*/
{
/*連接失敗 */
fprintf(stderr,"Connect Error:%s\n",strerror(errno));
close(cli_sockfd);
exit(1);
}
strcpy(msg,"hi,I am client!");
send(sockfd,msg,sizeof(msg),0);/*發送數據*/
recv(sockfd,msg,MAX_MSG_SIZE,0); /* 接受數據*/
printf("%s\n",msg);/*在屏幕上打印出來 */
close(cli_sockfd);
}
3、UDP/IP應用編程接口（API）
服務器的工作流程：首先調用socket函數創建一個Socket，然后調用bind函數將其與本機地址以及一個本地端口號綁定，接收到一個客戶端時，服務器顯示該客戶端的IP地址，并將字串返回給客戶端。
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 success\n");
return 1;
}
/*填寫sockaddr_in 結構*/
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);
/*綁定客戶端
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);
/*顯示client端的網絡地址*/
printf("receive from %s\n",inet_ntoa(ser_addr.sin_addr));
/*顯示客戶端發來的字串*/
printf("recevce:%s",seraddr);
/*將字串返回給client端*/
sendto(ser_sockfd,seraddr,len,0,(struct sockaddr*)&ser_addr,addrlen);
}
}
客戶端的工作流程：首先調用socket函數創建一個Socket，填寫服務器地址及端口號，從標準輸入設備中取得字符串，將字符串傳送給服務器端，并接收服務器端返回的字符串。后關閉該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 success\n");
return 1;
}
/* 填寫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));
/* 從標準輸入設備取得字符串*/
len=read(STDIN_FILENO,buffer,sizeof(buffer));
/* 將字符串傳送給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 %s\n",inet_ntoa(cli_addr.sin_addr));
printf("receive: %s",buffer);
close(cli_sockfd);
}
四、調試
Makefile文件為：
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
在shell中執行make進行編譯，make clean刪除生成文件。
運行結果如下圖：
