c语言udp通讯完整程序加讲解20页

UDP 程序设计 信息简介 :UDP 协议,即拥护数据报协议(Use Datagram Protocol).是一个简单的面向数据报的传输层协 议.他不提供可靠性,即只把应用程序传给 IP 层的数据发送出去,但是并不能保证他们能到达目的.广播和多播是基于 UDP 协议的两种消息发送机制.广播数据即从一个工作站发出,局域网内的其他所有工作站都能收到它.IP 协议下,多 播是广播的一种变形,IP 多播要求将对收发数据感兴趣的所有主机加入到一个特定的组. 设计目的 : 本章实现的程序即有广播的功能又有多播的功能 ,能实现基本的广播和多播机制,其主 要包括如下功能. 1) 提供广播机制. (1) 能设定身份,即是广播消息发送者还是接收者,默认是消息接收者 . (2) 能在默认的广播地址和端口号上发送广播消息,接收广播广播消息 . (3) 能指定广播地址,端口号,发送( 或接收)数量选项进行广播消息的发送和接收. 2) 提供多播机制 (1) 能制定身份,即是多播消息发送者好事接收者,默认是消息接收者 . (2) 主机能加入一个指定多播组. (3) 能以默认选项发送多播消息.接收多播消息. (4) 能指定多播地址,本地接口地址,端口号,发送(或接收)数量和数据反还标志选项进行多播消息的发送和接 收. 总体设计 功能模块设计 1.功能模块图 本程序有 3 大部分组成,即广播模块,多播模块部分,如图 11.1 所示.其中公共模块和多播模块共享的部分,包 括初始化模块,参数获取模块和用户帮助模块; 广播模块包括广播消息模块; 多播模块包括多播功能控制模块,多播消 息发送模块和多播消息接收模块. 2 图 11.1 功能模块图 1) 公共模块 (1) 初始化模块.该模块主要用于初始化全局变量,为全局变量赋初始值 . (2) 参数获取模块.该模块用于获取用户提供的参数,包括获取广播参数 ,多播参数和区分广播与多播 公共参数等. (3) 用户帮助模块.该模块应于显示用户帮助,包括显示公共帮助 ,广播帮助和多播帮助. 2) 广播模块 (1) 广播消息发送模块.该模块用于现实在指定广播地址和端口发送指定数量的广播消息 . (2) 广播消息接收模块.该模块用于现实在指定广播地址和端口接收指定数量的广播消息 . 3) 多播模块 (1) 多播功能控制模块.该模块用于现实多播套接字的创建和绑定 ,多播地址的设定,多播数据的设置, 数据反还选项的设置,以及多播组的加入等. (2) 多拨消息发送模块.该模块用于现实在指定多播组发送多播消息 . (3) 多播消息接收模块.该模块用于现实在指定多播组接收多波消息 . 2. 系统流程图 系统流程图如图 11.2 所示.程序首先初始化全局变量,包括广播(多播) 地址,端楼号,发送(接收)消息数量 等,然后花圈用户提供的参数,并初始化 Winsock 初始也成功则判断是进行广播还是多播程序;如果是广播, 则判断是发送者身份还是接收身份,然后根据不同的身份进行相应的处理,即发送广播消息或者接收广播消 息;同样地,如果是多播,也惊醒身份的判断 ,然后作同样的处理 . UDP 程序设计 公共模块 广播模块 多播模块 初 始 化 模 块 用 户 帮 助 模 块 参 数 获 取 模 块 广 播 消 息 发 送 模 块 广 播 消 息 接 收 模 块 多 播 消 息 发 送 模 块 多 播 功 能 控 制 模 块 多 播 消 息 接 收 模 块 3 否 是 否 是 是 否 是 不是 否 是 否 图 11.2 系统流程图 3.广播消息发送流程图 广播消息流程图如图 11.3 所示.程序首先创建 UDP 套接字,如果创建成功则设置广播地址;由于进行 的是广播机制,所以要将套接字时针为广播类型,即 SO-BROADCAST;如果套接字选想不开设置成功则 可以避免向指定的广播地址广播消息了.广播结束后(即达到最多的消息条数), 关闭套接字,释放占用资源. 开始 初始化全局变 量 获取参数设置 标记 接收广播消息 发送多播消息 初始化 Winsock 发送广播消息 接收多播消息 成功? 广播? 发送?发送? 开始 成功? 4 否 是 否 是 否 是 是 否 图 11.3 广播消息发送流程图 开始 创建 UDP 套接字 设置广播地址选项 输出成功信息 输出错误信息 创建成功? 设置成功? 发送成功? 还可以发送? 设置套接字 为广播类型 发送消息 到广播地址 关闭套接字 释放占用资源 结束 5 4. 广播消息接收流程图 广播消息的接收流程如图 11.4 所示.程序首先创建 UDP 套接字,如果创建成功则设置本 地地址和广播地址,本地地址用于绑定套接字,广播地址是广播消息接收的地址.同发送广播 消息一样,接收消息的套接字也要设置选项,不同的是,这里将套接字设置成可重用类型的,即 SO-REUSEADDR,选项级别为 SOL-SOCKET.这样一来,在相同的本地接口及端口上可以进 行多次监听,即在同一台主机上,可以启动多个消息接收端来接收广播消息,如果不设置这个 选项,则在同一台主机上,只能启动一个消息接收端来接收消息.套接字选拔设置成功后,绑定 本地地址与套接字,即可以从广播地址接收广播消息,如果接收的消息条数达到最大限制则结 束程序,关闭套接字,释放占用资源. 否 是 否 是 是 图 11.4 广播消息接收流程 开始 结束 创建 UDP 套接字 设置套接字为 可重用类型 设置本地地址选项 接收广播消息 清空缓冲区 创建成功? 设置广播地址选项 创建成功? 绑定套接字和 本地地址 输出接收的消息 还可以接收? 关闭套接字 释放占用资源 6 程序实现 源码分析 1.程序预处理 程序预处理包括库文件的导入、头文件的加载、广播和常量定义以及广播全局变量和多播 全局变量的定义。 /*加载库文件*/ #pragma comment(lib,”ws2_32.lib”) /*加载头文件*/ #include #include #include #include /*定义多播常量*/ #define MCASTADDR “224.3.5.8” #define MCASTPORT 25000 #define BUFSIZE 1024 #define MCOUNT 10 /*定义广播常量* define BCSTPORT 5050 #defince BCOUNT 10 /*定义广播全局变量*/ SOCKET socketBro; SOCKET socketRec; struct sockaddr_in addrBro; struct sockaddr_in addrRec; BOOL broadSendFlag; BOOL bloadFlag; DWORD bCount; DOWRD bcastAddr; Short bPort; /*定义多播全局变量*/ SOCKET socketMul; SOCKET socketJion; struct sockaddr_in addrLocal; struct sockaddr_in addrMul; BOOL multiSendFlag; BOOL bLoopBack; BOOL multiFlag; DWORD dwInterface; DWORD dwMulticastGroup; DWORD mCount; Short mPort; /*自定义函数*/ 7 void initial(); void GetArgments(int argc, char *argv); void userHlepAll(); void userHlepBro(); void userHlepMul(); void broadcastSend(); void broadcastRec(); void multControl(0; void multicastSend(); void multicastRec(); 2.初始化模块 初始化模块用于为广播全局变量和多播全局变量赋处始值，由 initial(0 函数实现。 Void initial() /*初始化广播全局变量*/ bPort=BROAFDCAST; bCount=BCOUNT; bcastAddr=INADDR_BROADCAST; brastSendFlag=FALSE; multiFlag= FALSE; /*初始化多播全局变量*/ dwInterface=INADDR_ANY; dwMulticastGroup=inet_addr(MCASTADDR); mPort=MCASTADDR; mCount=MCOUNT; MmultisendFalg=FALDE; bLoopBack=FALSE; 3.参数获取模块 参数获取模块用于获取用户提供的选项，包括全局选项（即广播和多播选择选项） 、广播选 项和多播选项，该模块由 GetArgment()函数实现。 /*参数获取函数*/ Void GetArgment(int argc,char *argv) Int i; /*如果参数个数小于 2 个*/ If(argc3) bcastAddr=inet_( Break; /*广播的端口号*/ Casep; ifstrlen(argvi3) bPort=atoi( break; ? /*广播（接收或者发送）的数量*/ Case n; bCount=atoi( break; /*其他情况显示用户帮助，终止程序*/ Default; userHelpBro(); ExitProcess(-1); Break; return; /*获取多播选项*/ if(argv10=- 9 for(i=2; i 3) dwMulticastGroup = inet_addr( break; /*本地接口地址*/ case i: if (strlen(argvi) 3) dwInterface = inet_addr( break; /*多播端口号*/ case p: if (strlen(argvi) 3) mPort = atoi( break; /*环回标志设置为真*/ case l: bLoopBack = TRUE; break; /*发送(接收)的数量*/ case n: mCount = atoi( break; /*其他情况，显示用户帮助，终止程序*/ default: userHelpMul(); break; return; 10 /*全局用户帮助函数*/ void userHelpAll() printf(“Please choose broadcast-b or multicast-m !n“); printf(“userHelpAll: -b -sp-h-n | -m-s-h-p-i-l-nn“); userHelpBro(); userHelpMul(); /*广播用户帮助函数*/ void userHelpBro() printf(“Broadcast: -b -s:str -p:int -h:str -n:intn“); printf(“ -b Start the broadcast program.n“); printf(“ -s Act as server (send data); otherwisen“); printf(“ receive data. Default is receiver.n“); printf(“ -p:int Port number to usen “); printf(“ The default port is 5050.n“); printf(“ -h:str The decimal broadcast IP address.n“); printf(“ -n:int The Number of messages to send/receive.n“); printf(“ The default number is 10.n“); /*多播用户帮助函数*/ void userHelpMul() printf(“Multicast: -m -s -h:str -p:int -i:str -l -n:intn“); printf(“ -m Start the multicast program.n“); printf(“ -s Act as server (send data); otherwisen“); printf(“ receive data. Default is receiver.n“); printf(“ -h:str The decimal multicast IP address to joinn“); printf(“ The default group is: %sn“, MCASTADDR); printf(“ -p:int Port number to usen“); printf(“ The default port is: %dn“, MCASTPORT); printf(“ -i:str Local interface to bind to; by default n“); printf(“ use INADDRY_ANYn“); printf(“ -l Disable loopbackn“); printf(“ -n:int Number of messages to send/receiven“); ExitProcess(-1); 11 5.广播消息发送模块 广播消息发送模块实现广播消息的发送功能，即在指定广播地址和端口上发送指定数 量的消息。该模块由函数 broadcastSend()来实现,其实现流程可参见图 11.3.该函数需要 接收选项“-h(广播地址)” 、 “p-(端口号)” 、 “n-(发送数量)” ，如果用户没有提供这些选项， 函数将以默认值执行。 /*广播消息发送函数*/ void broadcastSend() /*设置广播的消息*/ char *smsg=“The message received is from sender!“; BOOL opt=TRUE; int nlen=sizeof(addrBro); int ret; DWORD i=0; /*创建 UDP 套接字*/ socketBro=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED); /*如果创建失败*/ if(socketBro=INVALID_SOCKET) printf(“Create socket failed:%dn“,WSAGetLastError(); WSACleanup(); return; /*设置广播地址各个选项*/ addrBro.sin_family=AF_INET; addrBro.sin_addr.s_addr=bcastAddr; addrBro.sin_port=htons(bPort); /*设置该套接字为广播类型*/ if (setsockopt(socketBro,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(char FAR *) closesocket(socketBro); WSACleanup(); return; /*循环发送消息*/ while(in“, recvbuf,inet_ntoa(from.sin_addr); /*关闭套接字、释放占用资源 */ closesocket(socketMul); WSACleanup(); 18 10、主函数 主函数实现 Winsock 的初始化、广播与多播的选择以及发送者与接收者身份选择等功 能，其实现流程可参见图 11.2。 /*主函数*/ int main(int argc, char *argv) WSADATA wsd; initial(); GetArgments(argc, argv); /*初始化 Winsock*/ if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), return -1; /*如果是执行广播程序*/ if(broadFlag) /*以发送者身份发送消息 */ if(broadSendFlag) broadcastSend(); return 0; /*以接收者身份接收消息 */ else broadcastRec(); return 0; /*如果是执行多播程序*/ if(multiFlag) /*以发送者身份发送消息 */ if(multiSendFlag) multicastSend(); return 0; 19 /*以接收者身份接收消息 */ else multicastRec(); return 0; return 0; 提示：由于在 TC 或者 Win-TC 中没有编译套接字的头文件，所以该程序需要在 Visual C+ 或者具有 Winsock 头文件的编译器中编译。本章程序已经在 Visual C+ 6.0 中通过编译。 11.4.2 运行结果 本节将测试程序的运行，主要包括测试不带选项启动服务、以默认选项启动广播发送 和接收端、以指定选项启动广播发送和接收端、以默认选项启动多播发送和接收端、以默 认选项启动多播接收和发送接收端。 1、不带选项启动服务 程序运行时，至少要带一个选项（“-m” （指示多播）或“-b” （指示广播） ） ，如 果没有带选项，则程序终止并显示所有的用户帮助，如图 11.6 所示。图 11.6 中，显示了全 局用户帮助、广播用户帮助和多播用户帮助。 11.4.2 运行结果 本节将测试程序的运行，主要包括测试不带悬想启动服务，以默认选项启动广播发送和 接收端，以指定选项启动广播发送和接受端，以默认选项启动多播发送和接收端，以默认 选项启动多播接受和发送接收端。 1.不带选项启动服务 程序运行时，至少要带一个选项（“-m” （指示多播）或“-b” （指示多播） ） ，如果 没有带选项，则程序终止并显示所有的用户帮助，如图 11.6 所示。图 11.6 中,显示了全局 用户帮助,广播用户帮助和多播用户帮助。 2.广播测试 广播测试主要包括带错误选项启动广播，以默认选项启动广播发送端接收端及以指 定选项启动广播发送端和接收端。 1） 带错误选项启动广播 如果在广播中提供了错误的选项，册程序会终止并显示广播用户帮助。如图 11.7 所示 广播中没有提供“-a”选项，所以程序会终止并会显示广播用户帮助。 2） 以默认选项启动广播 以默认 启动广播，即广播地址是 “INADDR-BROADCAST”,端口号是“5050” ，发 送 10 条信息。如图 11.8 所示，其中“-”表示是发送者身份。 在另一台主机启动广播发送端，如图 11.10 所示，指定的广播地址是 “202.204.53.255”（表示在“202.204.53”这个网段进行广播） ，端口号是“9999” ，发送 数量为 8 条。在图 11.10 中，显示了 8 条消息（消息 07） 。 如果在另一个主机上，在全 1 的广播地址上（端口号仍是“9999” ）接收广播消息， 20 仍然能