UDP 和TCP的应用

一、网络模型

（一）C/S 模型

客户端 / 服务器（Client/Server，C/S）模型是一种常见的网络架构。在这种模型中，客户端是主动的角色，向服务器发起请求；服务器端是被动的角色，等待客户端的请求并提供相应的服务。例如，在文件传输、即时通讯等应用中，通常采用 C/S 模型。

（二）B/S 模型

浏览器 / 服务器（Browser/Server，B/S）模型是随着互联网的发展而兴起的一种网络架构。在这种模型中，用户通过浏览器作为客户端，访问服务器上的资源。服务器端负责处理用户的请求，并将结果返回给浏览器。B/S 模型具有跨平台、易于部署和维护等优点，广泛应用于 Web 应用开发

（三）P2P 模型

点对点（Peer-to-Peer，P2P）模型是一种去中心化的网络架构。在这种模型中，各个节点之间直接进行通信，不需要通过中央服务器。P2P 模型具有高效、灵活、可扩展性强等优点，适用于文件共享、分布式计算等应用。

二、实现编程的方式

（一）UDP

特点：
- 无连接：在数据发送前，不需要建立连接，直接将数据发送到目标地址。
- 不可靠：不保证数据的可靠传输，可能会出现数据丢失、重复、乱序等情况。
编程流程（C/S 模型） ：
- 客户端：
  - 创建 socket：使用 socket 函数创建一个用于 UDP 通信的套接字。
  - 发送数据：使用 sendto 函数将数据发送到服务器端。
  - 接收数据（可选）：使用 recvfrom 函数接收服务器端回发的数据。
- 服务器端：
  - 创建 socket：使用 socket 函数创建一个用于 UDP 通信的套接字。
  - 绑定地址：使用 bind 函数将套接字与特定的 IP 地址和端口号绑定，以便接收客户端的数据。
  - 接收数据：使用 recvfrom 函数接收客户端发送的数据。
  - 发送数据（可选）：使用 sendto 函数将数据回发给客户端。

（二）TCP

特点：
- 面向连接：在数据传输前，需要建立连接，确保数据传输的可靠性。
- 可靠传输：通过确认机制、重传机制等保证数据的准确、完整传输。
编程流程（C/S 模型） ：
- 客户端：
  - 建立连接：
    - 创建 socket：使用 socket 函数创建一个用于 TCP 通信的套接字。
    - 可选的 bind 操作：如果需要指定本地的 IP 地址和端口号，可以使用 bind 函数进行绑定。
    - 发起连接请求：使用 connect 函数向服务器端发起连接请求。
  - 通信过程：
    - 使用 read 函数读取服务器端发送的数据。
    - 使用 write 函数向服务器端发送数据。
  - 关闭连接：使用 close 函数关闭套接字，释放资源。
- 服务器端：
  - 建立连接：
    - 创建 socket：使用 socket 函数创建一个用于 TCP 通信的套接字。
    - 绑定地址：使用 bind 函数将套接字与特定的 IP 地址和端口号绑定。
    - 监听连接请求：使用 listen 函数监听客户端的连接请求。
    - 接受连接请求：使用 accept 函数接受客户端的连接请求，建立连接。
  - 通信过程：
    - 使用 read 函数读取客户端发送的数据。
    - 使用 write 函数向客户端发送数据。
  - 关闭连接：使用 close 函数关闭套接字，释放资源。

三、相关函数详解

（一）`recvfrom` 函数

recvfrom 函数是用于接收数据的函数，在 UDP 和 TCP 编程中都可能用到。

sockfd：套接字文件描述符。
buf：保存数据的一块空间的地址。
len：这块空间的大小。
flags：接收方式的标志，0 表示默认的阻塞方式。
src_addr：用来保存发送方的地址信息。
addrlen：表示发送方实际的地址信息大小。
返回值：成功返回接收到的字节数，失败返回 -1。

（二）`bind` 函数

bind 函数用于将套接字与特定的 IP 地址和端口号绑定。

sockfd：之前通过 socket 函数创建的文件描述符，套接字 ID。
addr：物理接口的结构体指针，表示该接口的信息。
addrlen：参数 addr 的长度。

（三）`connect` 函数

connect 函数用于客户端向服务器发起连接请求。

sockfd：本地 socket 创建的套接子 ID。
addr：远程目标主机的地址信息。
addrlen：参数 addr 的长度。
返回值：成功返回 0，失败返回 -1。

四、地址

（一）绑定地址

绑定地址是指将服务器程序所在电脑的 IP 地址与套接字进行绑定。在服务器端，绑定地址是为了让客户端能够准确地找到服务器并与之进行通信。在客户端，如果需要指定特定的本地 IP 地址和端口号进行数据发送，也可以使用 bind 函数进行绑定，但通常情况下客户端可以省略 bind 操作，由默认接口发送数据。

（二）查看地址

在 Linux 系统中，可以使用 ifconfig 命令查看网卡相关信息，其中包含 IP 地址。在 Windows 系统下，可以在命令提示符中使用 ipconfig /all 命令查看 IP 地址等网络配置信息。

五、TCP 连接建立与断开

（一）TCP 三次握手建立连接

客户端向服务器发送连接请求，表示 "我要和你建立连接"。
服务器收到连接请求后，回复 "好的，可以建立连接"。
客户端收到服务器的回复后，再次发送确认信息 "好"，此时连接建立成功。

（二）TCP 四次挥手断开连接

客户端向服务器发送断开连接请求，表示 "我要和你断开连接"。
服务器收到断开连接请求后，回复 "好的，可以断开"。
服务器向客户端发送自己的断开连接请求，表示 "我也要断开"。
客户端收到服务器的断开连接请求后，回复 "好"，此时连接断开。