TCP-UDP-WebSocket-组播-单播

小柒的博客2025-03-06 16:24

1. TCP 通信

TCP（Transmission Control Protocol）：
特点：

面向连接，可靠传输。

保证数据顺序和完整性。

适用于需要可靠传输的场景（如文件传输、网页浏览）。

C 语言案例：

服务器端：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
    char *response = "Hello from server";

    // 创建 socket
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("Socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(PORT);
    // 绑定 socket
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("Bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 监听
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("Listen failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 接受连接
    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
        perror("Accept failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 读取数据
    read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);
    printf("Client: %s\n", buffer);
    // 发送响应
    send(new_socket, response, strlen(response), 0);
    printf("Response sent\n");

    close(new_socket);
    close(server_fd);
    return 0;
}

客户端：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int sock = 0;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char *message = "Hello from client";
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};

    // 创建 socket
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        perror("Socket creation error");
        return -1;
    }
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);
    // 将 IP 地址从字符串转换为二进制
    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
        perror("Invalid address/ Address not supported");
        return -1;
    }
    // 连接服务器
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        perror("Connection Failed");
        return -1;
    }
    // 发送数据
    send(sock, message, strlen(message), 0);
    printf("Message sent\n");
    // 接收响应
    read(sock, buffer, BUFFER_SIZE);
    printf("Server: %s\n", buffer);
    
    close(sock);
    return 0;
}

2.UDP（User Datagram Protocol）

特点：

无连接，不可靠传输。

数据包可能丢失或乱序。

适用于实时性要求高 的场景（如视频流、在线游戏）。

C 语言案例：

服务器端：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int sockfd;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    // 创建 socket
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    // 绑定 socket
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("Bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    int len, n;
    len = sizeof(cliaddr);
    // 接收数据
    n = recvfrom(sockfd, (char *)buffer, BUFFER_SIZE, MSG_WAITALL, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
    buffer[n] = '\0';
    printf("Client: %s\n", buffer);
    // 发送响应
    sendto(sockfd, "Hello from server", strlen("Hello from server"), MSG_CONFIRM, (const struct sockaddr *)&cliaddr, len);
    printf("Response sent\n");

    close(sockfd);
    return 0;
}

客户端：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int sockfd;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    struct sockaddr_in servaddr;
    // 创建 socket
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    // 发送数据
    sendto(sockfd, "Hello from client", strlen("Hello from client"), MSG_CONFIRM, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    printf("Message sent\n");
    // 接收响应
    int len, n;
    len = sizeof(servaddr);
    n = recvfrom(sockfd, (char *)buffer, BUFFER_SIZE, MSG_WAITALL, (struct sockaddr *)&servaddr, &len);
    buffer[n] = '\0';
    printf("Server: %s\n", buffer);

    close(sockfd);
    return 0;
}

3.WebSocket 通信

特点：

全双工通信协议，基于 TCP。

适用于实时通信场景（如聊天应用、实时数据推送）。

C 语言案例：

WebSocket 通常使用库（如 libwebsockets）实现，以下是一个简单示例：

c 复制代码 
#include <libwebsockets.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

static int callback_http(struct lws *wsi, enum lws_callback_reasons reason, void *user, void *in, size_t len) {
    return 0;
}

static int callback_websocket(struct lws *wsi, enum lws_callback_reasons reason, void *user, void *in, size_t len) {
    switch (reason) {
        case LWS_CALLBACK_ESTABLISHED:
            printf("Connection established\n");
            break;
        case LWS_CALLBACK_RECEIVE:
            printf("Received data: %s\n", (char *)in);
            lws_write(wsi, in, len, LWS_WRITE_TEXT);
            break;
        default:
            break;
    }
    return 0;
}

static struct lws_protocols protocols[] = {
    { "http-only", callback_http, 0, 0 },
    { "websocket", callback_websocket, 0, 0 },
    { NULL, NULL, 0, 0 }
};

int main() {
    struct lws_context_creation_info info;
    struct lws_context *context;

    memset(&info, 0, sizeof info);
    info.port = 8080;
    info.protocols = protocols;

    context = lws_create_context(&info);
    if (!context) {
        fprintf(stderr, "WebSocket context creation failed\n");
        return -1;
    }

    while (1) {
        lws_service(context, 1000);
    }

    lws_context_destroy(context);
    return 0;
}

（easywsclient库）

cpp 复制代码 
#include "easywsclient.hpp"
using namespace cv;

using easywsclient::WebSocket;
static WebSocket::pointer ws = NULL;
void handle_message(const std::string & message)
{
    printf(">>> %s\n", message.c_str());
    if (message == "world") { ws->close(); }
}

int main()
{
#ifdef _WIN32
    INT rc;
    WSADATA wsaData;

    rc = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    if (rc) {
        printf("WSAStartup Failed.\n");
        return 1;
    }
#endif
    cJSON* cjson_test = NULL;
    char* str = NULL;

    /* 创建一个JSON数据对象(链表头结点) */
    cjson_test = cJSON_CreateObject();

    /* 添加一条字符串类型的JSON数据(添加一个链表节点) */
    cJSON_AddStringToObject(cjson_test, "id", "0");
    /* 添加一条整数类型的JSON数据(添加一个链表节点) */
//    cJSON_AddNumberToObject(cjson_test, "id", "0");

    /* 添加一条字符串类型的JSON数据(添加一个链表节点) */
    cJSON_AddStringToObject(cjson_test, "image", "abc");

    /* 打印JSON对象(整条链表)的所有数据 */
    str = cJSON_Print(cjson_test);
    printf("JSON String:\n%s\n", str);

    ws = WebSocket::from_url("ws://47.100.124.211:8000/ws/ObjectDetection/");
    assert(ws); 判断ws对象是否为空null ,当没有连接上的时候这个对象是NULL
    //ws->send("hello");
    ws->send(str);
    while (ws->getReadyState() != WebSocket::CLOSED) {
      ws->poll();//这个函数一定要在循环里调用，发送和接收都是基于这个函数进行异步处理的
      ws->dispatch(handle_message);
    }
    delete ws;
#ifdef _WIN32
    WSACleanup();
#endif
    return 0;
}

4.组播（Multicast）通信

特点：

一对多通信，数据包发送到组播组，组内所有成员都能接收。

适用于视频直播、在线会议等场景。

C 语言案例：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define MULTICAST_GROUP "239.0.0.1"
#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in addr;
    char *message = "Hello, multicast!";

    // 创建 socket
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP);
    addr.sin_port = htons(PORT);

    // 发送组播数据
    if (sendto(sockfd, message, strlen(message), 0, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) {
        perror("Sendto failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Multicast message sent\n");

    close(sockfd);
    return 0;
}

5.单播（Unicast）通信

特点：

一对一通信，数据包从发送方直接传输到接收方。

适用于大多数网络通信场景。

C 语言案例：

单播通常使用 TCP 或 UDP 实现，参考前面的 TCP/UDP 示例。

总结
TCP/UDP：分别用于可靠传输和实时传输。
WebSocket：适用于全双工实时通信。
组播：一对多通信，适合大规模数据传输。
单播：一对一通信，适用于大多数场景。

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