如何使用select函数的TCP和UDP回射服务器程序

服务器程序

/* include udpservselect01 */

#include    "unp.h"

int

main(int argc, char **argv)

{

    int                    listenfd, connfd, udpfd, nready, maxfdp1

    char                mesg[MAXLINE]

    pid_t                childpid

    fd_set                rset

    ssize_t                n

    socklen_t            len

    const int            on = 1

    struct sockaddr_in    cliaddr, servaddr

    void                sig_chld(int)

        /* 4create listening TCP socket */

    listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr))

    servaddr.sin_family      = AF_INET

    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY)

    servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT)

    Setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on))

    Bind(listenfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr))

    Listen(listenfd, LISTENQ)

        /* 4create UDP socket */

    udpfd = Socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr))

    servaddr.sin_family      = AF_INET

    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY)

    servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT)

    Bind(udpfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr))

/* end udpservselect01 */

/* include udpservselect02 */

    Signal(SIGCHLD, sig_chld)    /* must call waitpid() */

    FD_ZERO(&rset)

    maxfdp1 = max(listenfd, udpfd) + 1

    for (   ) {

        FD_SET(listenfd, &rset)

        FD_SET(udpfd, &rset)

        if ( (nready = select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL)) < 0) {

            if (errno == EINTR)

                continue        /* back to for() */

            else

                err_sys("select error")

        }

        if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) {

            len = sizeof(cliaddr)

            connfd = Accept(listenfd, (SA *) &cliaddr, &len)

    

            if ( (childpid = Fork()) == 0) {    /* child process */

                Close(listenfd)    /* close listening socket */

                str_echo(connfd)    /* process the request */

                exit(0)

            }

            Close(connfd)            /* parent closes connected socket */

        }

        if (FD_ISSET(udpfd, &rset)) {

            len = sizeof(cliaddr)

            n = Recvfrom(udpfd, mesg, MAXLINE, 0, (SA *) &cliaddr, &len)

            Sendto(udpfd, mesg, n, 0, (SA *) &cliaddr, len)

        }

    }

}

/* end udpservselect02 */

创建TCP套接字

17~28 创建一个监听套接字并捆绑服务器到总所周知的端口，设置 SO_REUSEADDR套接字选项防止该端口上已有连接存在。

创建UDP套接字

30~38 还创建了一个UDP套接字捆绑于TCP套接字相同的端口，设置 SO_REUSEADDR套接字选项，因为TCP端口是独立于UDP端口的。

给SIGCHLD建立信号处理程序

42 因为TCP连接将由某个子程序处理。给出这个信号处理函数见下面。

准备调用select

44~45 我们给select初始化一个描述符集，并计算出我们等待的两个描述符的较大者。

调用select

47~54 我们调用select只是为了等待监听TCP套接字的可读条件或UDP套接字的可读条件。 既然我们的sig_chld信号处理函数可能中断我们对select的调用，我们于是需要处理EINTR错误。

处理新的客户端连接

56-66 当监听的TCP套接字可读时，我们accept一个新的客户连接，fork一个子程序，并在子程序进程中调用str_echo函数。

处理数据报的到达

68~74 如果UDP套接字可读，那么已有一个数据报到达。我们使用recvfrom读入它，再使用sendto把它发回客户端。

客户端程序（tcp和udp）

#include    "unp.h"

int

main(int argc, char **argv)

{

    int                    sockfd

    struct sockaddr_in    servaddr

    if (argc != 2)

        err_quit("usage: tcpcli <IPaddress>")

    sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr))

    servaddr.sin_family = AF_INET

    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT)

    Inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr)

    Connect(sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr))

    str_cli(stdin, sockfd)        /* do it all */

    exit(0)

}

UDP客户端程序

#include    "unp.h"

int

main(int argc, char **argv)

{

    int                    sockfd

    struct sockaddr_in    servaddr

    if (argc != 2)

        err_quit("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)

}

信号处理程序

#include    "unp.h"

void

sig_chld(int signo)

{

    pid_t    pid

    int        stat

    while ( (pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0)

        printf("child %d terminated\n", pid)

    return

}

UDP的回射服务器程序：dg_echo函数

#include <unp.h>

void dg_echo(int sockfd, SA *pcliaddr, socklen_t clilen)

{

    int     n

    socklen_t    len

    char mesg[MAXLINE]

    for()

    {

        len = clilen

        n = Recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len)

        Sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len)

    }

}

UDP的回射客户程序：dg_cli函数

#include <unp.h>

void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA* pservaddr, socklen_t servlen)

{

    int     n

    char    sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE+1]

    while(Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL)

    {

        Sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen)

        n = Recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL)

        recvline[n] = '\0'

        Fputs(recvline, stdout)

    }

}

从专业的角度说，TCP的可靠保证，是它的三次握手机制，这一机制保证校验了数据，保证了他的可靠性。而UDP就没有了，所以不可靠。不过UDP的速度是TCP比不了的，而且UDP的反应速度更快，QQ就是用UDP协议传输的，HTTP是用TCP协议传输的，不用我说什么，自己体验一下就能发现区别了。再有就是UDP和TCP的目的端口不一样（这句话好象是多余的），而且两个协议不在同一层，TCP在三层，UDP不是在四层就是七层。

TCP/IP协议介绍

TCP/IP的通讯协议

这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构，为讨论与互联网有关的安全问题打下基础。TCP/IP协议组之所以流行，部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议（例如T1和X.25、以太网以及RS-232串行接口）之上。确切地说，TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocol）协议、ICMP（Internet Control Message Protocol）协议和其他一些协议的协议组。

TCP/IP整体构架概述

TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为：

应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。

传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。

TCP/IP中的协议

以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能，都是如何工作的：

1． IP

网际协议IP是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。

IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。

高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好象是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。

2. TCP

如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。

TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。

面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。

3.UDP

UDP与TCP位于同一层，但对于数据包的顺序错误或重发。因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询---应答的服务，例如NFS。相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网落时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。

欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接（也可以称为握手）（因为在两个系统间没有虚电路），也就是说，与UDP相关的服务面临着更大的危险。

4.ICMP

ICMP与IP位于同一层，它被用来传送IP的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主机通向其他系统的更准确的路径，而‘Unreachable’信息则指出路径有问题。另外，如果路径不可用了，ICMP可以使TCP连接‘体面地’终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。

5. TCP和UDP的端口结构

TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系，例如，一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态，等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。

两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认：

源IP地址 发送包的IP地址。

目的IP地址 接收包的IP地址。

源端口 源系统上的连接的端口。

目的端口 目的系统上的连接的端口。

端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是‘广为人知’的，因为在建立与特定的主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通讯。

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