实验4 无连接的通信套接字编程

实验四、无连接的通信套接字编程
实验目的及要求：掌握无连接的UDP数据报通信套接字编程工作原理，学会使用Winsock编制无连接的网络程序。

实验方法：1. 阅读文档，熟悉无连接的UDP数据报套接字编程的工作原理;
2. 参考本实验后附录的客户与服务器程序的相关段落，使用Visual
C++输入、编辑、编译、运行与调试无连接的网络程序；
3. 在一台实验机上运行服务端程序，另几台实验机上同时运行客户
端程序，利用控制台进行多方通信；或在同一台机器上同时运行
发送端进程、接受端进程进行测试。

实验内容：(1)写出改编的 Visual C++ 网络会话源程序如下: 服务端：
客户端：
（2）运行、测试网络会话程序，记录测试结果，分析遇到的问题与解决的办法。

编程背景材料:
1．基本概念
根据网络通信的特征，套接字可分为两类：流套接字和数据报套接字。

我们在实验三中做的流套接字是面向连接的，它提供双向的、有序的、无重复并且无记录边界的数据流服务，适用于一对一地处理大量数据。

而本次实验要做的数据报套接字是无连接的，由于它不需要建立连接、内部工作也不需流量控制与差错控制，因此速度快、效率高，并且不限于一对一通信、能向若干目标结点发送数据，也能接收来自多个源结点的数据。

但它不保证数据传输的可靠及顺序，简单地说，如果一个客户机向服务器发送数据，这一数据会立即发出，不管服务器是否已准备接收数据；如果服务器收到了客户机的数据，它不会确认收到与否，也就是说，一个从数据报套接字接收信息的进程可能出现信息重复，或者和发出时的顺序不同的情况，因此，数据报并不可靠，需有应用程序负责解决数据报的顺序和可靠性。

2．Winsock编程原理
Winsock分1.1版和2.x版，从Windows98开始都使用2.x版。

Winsock 2网络应用程序运行时，通过使用系统目录中的动态链接库ws2_32.dll访问TCP/IP协议栈。

用VC++6.0开发Winsock 2网络应用程序时，Winsock 2中所用的函数声明、常数等等均是在头文件winsock2.h内定义的，若想使用Winsock 2，须连接的库是ws2_32.lib。

应用程序中使用数据报套接字的方法如右下框图所示。

由于数据报套接字是无连接的，它的编程
过程要比流套接字简单一些。

对于接受端（一
般为服务端），先进行Winsock的启动，再通
过socket函数创建数据报类型的套接字，然后
通过bind函数把这个套接字和准备接受数据
的该服务器的IP地址绑定在一起。

即：
(1) Winsock的启动和中止
(2) 服务端进程创建数据报类型的套接字
(3) 在服务端上将本地地址绑定到所创建的
套接字上。

这三部分的操作在此就不细述，大家可以
参考实验二的详细说明。

UDP数据报通信与TCP面向连接的套接
字通信的不同处在于接下来服务器并不调用
listen和accept，只需等待接受数据，并且由
于它是无连接的，因此它可接收网络上任何一
台机器发来的数据报。

接下来的编程步骤如下：
(4) 服务端等待接受数据
常用的接收数据函数是recvfrom,它的原型为：
int recvfrom(SOCKET s, char* buf, int len, int flags, struct sockaddr* from, int* fromlen);
其中，参数s是准备接收数据的那个套接字；第二个参数buf，是即将收到数据的字符缓冲，而len则是准备接收的字节数或buf缓冲的长度；flags参数一般可设为0；参数from是一个
SOCKADDR结构指针，当函数返回时，SOCKADDR结构内被填入了对方那个发送数据的工作站地址；fromlen参数为指向该地址结构长度的指针。

函数返回一个整型值，为接收到的数据字节数，
数据报接收的代码可以为：
printf("\n等待对方信息......");
dwSenderSize=sizeof(sender);
len = recvfrom ( sock, msg, 200, 0, &sender, (int *)&dwSenderSize); //接收发送端信息
if (len==SOCKET_ERROR)
{
printf("recvfrom() failed: %d\n",WSAGetLastError());
break;
}
else msg[len]=0; //置接收信息串结束标记
printf("\n对方发送: %s", msg); //显示接受信息
(5) 客户端进程创建数据报类型的套接字
(6) 客户端发送数据(注意先要设定好包含目标IP地址和端口信息的套接字地址结构变量)
发送时，可以调用sendto函数。

sendto函数的原型为：
int sendto(SOCKET s, const char* buf, int len, int flags, const struct sockaddr* to, int tolen);
其中，参数s是准备发送数据的那个套接字；第二个参数buf，是即将发送数据的字符缓冲，而len指明发送的字节数；flags参数一般可设为0；参数to是一个指向SOCKADDR结构的指针、该结构中存放的是将接收数据的对方站点的目标地址；tolen参数是该地址结构的长度。

服务端接收到客户发送的数据后，可利用sendto函数向客户端返回响应消息，而客户端用recvfrom函数来接收服务端返回的响应消息。

下面是一段在客户端的与服务端应答的代码：
//以下向服务器发出客户信息
printf("\n\n本方输入:");
gets(msg);
ret = sendto(sock, msg, strlen(msg)+1, 0, &recipient, sizeof(recipient)); //发送客户输入信息
if(ret==SOCKET_ERROR)
{
printf("sendto() failed: %d\n",WSAGetLastError());
break;
}
//以下接收服务器响应
dwSenderSize=sizeof(sender);
len = recvfrom ( sock, msg, 200, 0, &sender, (int *)&dwSenderSize); //接收服务端信息
if(len==SOCKET_ERROR)
{
printf("recvfrom() failed: %d\n",WSAGetLastError());
break;
}
else msg[len]=0; //置接收信息串结束标记
printf("对方回答:");
printf(msg); //显示接受信息
服务端的代码与此类似，可仿照上述代码写出，不过是先收请求后发响应而已。

(7) 关闭套接字
因为数据报套接字没有连接，只要在套接字句柄上调用closesocket函数来释放套接字资源即可。

Closesocket()函数的原型为：
int closesocket(SOCKET s );
其中，参数s是要关闭的套接字句柄，此后若再使用该套接字，调用就会失败，并出现WSAEOTSOCK错误。

结束部分代码一般可为：
closesocket(sock); //关闭连接套接字
printf("\n\n会话结束，按任一键返回\n");
getch();
WSACleanup( ); //卸载Winsock库。