TCP与UDP的联系与区别？ 网络字节序与主机字节序的转换函数实践

1.TCP与UDP的联系与区别？

  联系：

TCP的概念：

     TCP(Transmission Control Protocol  传输控制协议)：是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，使用三次握手协议建立连接、四次挥手断开连接。面向连接意味着两个使用TCP的应用(通常是一个客户端和一个服务器)在彼此交换数据包之前必须先建立一个TCP连接。在一个TCP连接中，仅有两方进行彼此通信，广播和多播不能用TCP。TCP 协议的作用是，保证数据通信的完整性和可靠

 

TCP：首先，源端口和目标端口是不可少的。
   接下来是包的序号。主要是为了解决乱序问题。不编好号怎么知道哪个先来，哪个后到  
   确认序号。发出去的包应该有确认，这样能知道对方是否收到，如果没收到就应该重新发送，这个解决的是不丢包的问题
   状态位。SYN 是发起一个链接，ACK 是回复，RST 是重新连接，FIN 是结束连接。因为 TCP 是面向连接的，因此需要双方维护连接的状态，这些状态位的包会引起双方     的状态变更
   窗口大小，TCP 要做流量控制，需要通信双方各声明一个窗口，标识自己当前的处理能力。

 

UDP的概念：

        UDP(User Datagram Protocol  用户数据报协议)：是OSI(Open System Interconnection  开放式系统互联)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。UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式。

UDP除了端口号，其他什么都没有，若没有这两个端口号，数据就不知道发送给哪个应用。

UDP特点：

      不需要大量的数据结构，处理逻辑和包头字段

      它不会建立连接，但是会监听这个地方，谁都可以传给它数据，它也可以传给任何人数据，甚至可以同时传给多个人数据。

      不会根据网络的情况进行拥塞控制，无论是否丢包，它该怎么发还是怎么发。

区别：

1.基于连接与无连接  

2.TCP要求系统资源较多，UDP较少；  

3.UDP程序结构较简单  

4.字节流模式（TCP）与数据报模式(UDP);  

5.TCP保证数据正确性，UDP可能丢包  

6.TCP保证数据顺序，UDP不保证

UDP应用场景：  
1.面向数据报方式  2.网络数据大多为短消息   3.拥有大量Client  4.对数据安全性无特殊要求  5.网络负担非常重，但对响应速度要求高

具体编程时的区别  
 1.socket()的参数不同

 2.UDP Server不需要调用listen和accept

 3.UDP收发数据用sendto/recvfrom函数

 4.TCP：地址信息在connect/accept时确定

 5.UDP：在sendto/recvfrom函数中每次均需指定地址信息

 6.UDP：shutdown函数无效

 

TCP:

TCP编程的服务器端一般步骤是：

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();

4、开启监听，用函数listen()；

5、接收客户端上来的连接，用函数accept()；

6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();

7、关闭网络连接；

8、关闭监听；

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()；

6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();

7、关闭网络连接；

UDP:

与之对应的UDP编程步骤要简单许多，分别如下：

UDP编程的服务器端一般步骤是：

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();

4、循环接收数据，用函数recvfrom();

5、关闭网络连接；

UDP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、设置对方的IP地址和端口等属性;

5、发送数据，用函数sendto();

6、关闭网络连接；

 

TCP与UDP区别总结：

1、TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接

2、TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保   证可靠交付

3、TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的  UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）

4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信

5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节

6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

 

 

2.网络字节序与主机字节序的转换函数实践

#include <netinet/in.h>
unit16_t htons(uint16_t host16bitvalue);
uint32_t htonl(uint32_t host32bitvalue); //均返回网络字节序的值
unit16_t ntohs(uint16_t net16bitvalue);
uint32_t ntohl(uint32_t net32bitvalue); //均返回主机字节序的值

h代表host，n代表network，s代表short，l代表long。如果长整型占用64位，htonl和ntohl操作的仍然是32位的值。

源自berkeley的字节操纵函数：
#include <string.h>
void bzero(void *dest, size_t nbytes);
void bcopy(const void *src, void *dest, size_t nbytes);
int bcmp(const void *ptr1, const void *ptr2, size_t nbytes);

地址转换函数：
#include <arpa/inet.h>
int inet_aton(const char *strptr, struct in_addr *addrptr);
in_addr_t inet_addr(const char *strptr);
char* inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

inet_aton将strptr所指c字符串转换成一个32位的网络字节序二进制值，并通过addrptr指针来存储。成功返回1，否则返回0.

inet_ntoa将一个32位的网络字节序二进制IPV4地址转换成相应的点分十进制数串。由于返回值所指向的字符串驻留在静态内存中，所以该函数是不可重入的。

#include <arpa/inet.h>
int inet_pton(int family, const char* strptr, void *addrptr);
const char* inet_ntop(int family, const void* addrptr, char* strptr, size_t len);

这两个函数的family参数可以是AF_INET、AF_INET6。如果以不支持的地址族作为这个参数，返回一个错误，erron置为EAFNOSUPPORT。

inet_pton尝试转换strptr所指字符串，并将二进制结果存放在addrptr中，成功返回1，失败返回0.

inet_ntop进行相反的转换，从数值格式(addrptr)转换到表达格式(strptr)。len参数是目标存储单元的大小，以免溢出其调用者的缓冲区。调用陈宫时strptr就是这个函数的返回值

一般有如下定义：

#include<netinet/in.h>
#define INET_ADDRSTRLEN 16 //for IPv4 dotted-decimal
#define INET6_ADDRSTRLEN 46 //for IPv6 hex string