TCP和UDP网络通讯的区别及实现方式

作者：任继梅,讲师。

TCP：Transmission Control Protocol 传输控制协议TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议，在 OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能。

UDP：是User Datagram Protocol的简称，用户数据包协议，是 OSI 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

TCP和ＵＤＰ传输就类似于我们的手机通电话和手机发短信，一种必需连通了，才能够通话，相对来说比较可靠，传输速度比较快，另一种可以在关机状态（无连接）发送信息，相对来说，可靠性比较差，传输速度较慢。具体的差别如下：

TCP协议面向连接，UDP协议面向非连接
        TCP协议传输速度慢，UDP协议传输速度快
        TCP协议保证数据顺序，UDP协议不保证
        TCP协议保证数据正确性，UDP协议可能丢包
        TCP协议对系统资源要求多，UDP协议要求少

不管是基于TCP还是基于UDP的网络通讯编程，都要区分服务器端和客户端，下面以TCP为例，实现客户端和服务器端通讯的实现步骤：

TCP服务器端的编写步骤：

1. 首先，你需要创建一个用于通讯的套接口，一般使用socket调用来实现。这等于你有了一个用于通讯的电话：）
        2. 然后，你需要给你的套接口设定端口，相当于，你有了电话号码。这一步 一般通过设置网络套接口地址和调用bind函数来实现。
        3. 调用listen函数使你的套接口成为一个监听套接字。 以上三个步骤是TCP服务器的常用步骤。
        4. 调用accept函数来启动你的套接字，这时你的程序就可以等待客户端的连接了。
        5. 处理客户端的连接请求。
        6. 终止连接。

TCP编程的客户端一般步骤是：

1、创建一个socket，用函数socket()；
        2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选
        3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选
        4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性；
        5、连接服务器，用函数connect()（相当于拨号）；
        6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write()（相当于通话）;
        7、关闭网络连接；

服务器端源代码如下：

#include
        #include
        #include
        #include
        #include

#include
        #include
        #include
        #include
        #include
        #define MAXBUF 1024
        int main(int argc, char **argv)
        {
                int sockfd, new_fd;
                socklen_t len;
                struct sockaddr_in my_addr, their_addr;
                unsigned int myport, lisnum;
                char buf[MAXBUF + 1];
                if (argv[1])
                myport = atoi(argv[1]);
                else
                myport = 7838;
                if (argv[2])
                lisnum = atoi(argv[2]);
                else
                lisnum = 2;
                if ((sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
                perror("socket");
                exit(1);
        }
        else printf("socket created\n");
        bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));
        my_addr.sin_family = PF_INET;
        my_addr.sin_port = htons(myport);
        if(argv[3]) my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[3]);
        else my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
        if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
        perror("bind");
        exit(1);
        }
        else printf("binded\n");
        if (listen(sockfd, lisnum) == -1) {
        perror("listen");
        exit(1);
        }
        else printf("begin listen\n");
        while(1) {
        len = sizeof(struct sockaddr);
        if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, &len)) == -1) {
        perror("accept");
        exit(errno);
        }
        else printf("server: got connection from %s, port %d, socket %d\n",inet_ntoa(their_addr.sin_addr), ntohs(their_addr.sin_port), new_fd);

/* 开始处理每个新连接上的数据收发 */
        bzero(buf, MAXBUF + 1);
        strcpy(buf, "这是在连接建立成功后向客户端发送的第一个消息\n只能向new_fd这个用accept函数新建立的socket发消息，不能向sockfd这个监听socket发送消息，监听socket不能用来接收或发送消息\n");
        /* 发消息给客户端 */
        len = send(new_fd, buf, strlen(buf), 0);
        if(len < 0) {
        printf("消息'%s'发送失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n", buf, errno, strerror(errno));
        }
        else printf("消息'%s'发送成功，共发送了%d个字节！\n", buf, len);

bzero(buf, MAXBUF + 1);
        /* 接收客户端的消息 */
        len = recv(new_fd, buf, MAXBUF, 0);
        if(len > 0) printf("接收消息成功:'%s'，共%d个字节的数据\n", buf, len);
        else printf("消息接收失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n", errno, strerror(errno));
        /* 处理每个新连接上的数据收发结束 */
        }
        close(sockfd);
        return 0;
        }

客户端源代码如下：

#include
        #include
        #include
        #include
        #include
        #include
        #include
        #include
        #include
        #define MAXBUF 1024
        int main(int argc, char **argv)
        {
        int sockfd, len;
        struct sockaddr_in dest;
        char buffer[MAXBUF + 1];
        if (argc != 3)
        {printf ("参数格式错误！正确用法如下：\n\t\t%s IP地址 端口\n\t比如:\t%s 127.0.0.1 80\n此程序用来从某个 IP 地址的服务器某个端口接收最多 MAXBUF 个字节的消息",argv[0], argv[0]);
        exit(0);
        }
        /* 创建一个 socket 用于 tcp 通信 */
        if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        perror("Socket");
        exit(errno);
        }
        printf("socket created\n");
        /* 初始化服务器端（对方）的地址和端口信息 */
        bzero(&dest, sizeof(dest));
        dest.sin_family = AF_INET;
        dest.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
        if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *) &dest.sin_addr.s_addr) == 0) {
        perror(argv[1]);
        exit(errno);
        }
        printf("address created\n");

/* 连接服务器 */
        if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) {
        perror("Connect ");
        exit(errno);
        }
        printf("server connected\n");

/* 接收对方发过来的消息，最多接收 MAXBUF 个字节 */
        bzero(buffer, MAXBUF + 1);
        /* 接收服务器来的消息 */
        len = recv(sockfd, buffer, MAXBUF, 0);
        if(len > 0) printf("接收消息成功:'%s'，共%d个字节的数据\n", buffer, len);
        else printf("消息接收失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n", errno, strerror(errno));

bzero(buffer, MAXBUF + 1);
        strcpy(buffer, "这是客户端发给服务器端的消息\n");
        /* 发消息给服务器 */
        len = send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);
        if(len < 0) printf("消息'%s'发送失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n", buffer, errno, strerror(errno));
        else printf("消息'%s'发送成功，共发送了%d个字节！\n", buffer, len);

/* 关闭连接 */
        close(sockfd);
        return 0;
        }

编译两个程序用下列命令：

gcc -Wall simple-server.c -o server
        gcc -Wall simple-client.c -o client

启动服务端程序用如下命令：
        ./server 7838 1

启动客户端程序用如下命令：
        ./client 127.0.0.1 7838

就可以完成通讯功能。