本文简单介绍了UDP传输层协议，并在Linux下实现简单的socket通讯
一、UDP
UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的传输层协议，它不保证数据包的可靠性和顺序。UDP在IP协议的基础上增加了简单的差错检测功能，但是没有流量控制、拥塞控制等复杂机制。
相对于TCP，UDP具有以下优点：
- 速度快：由于没有建立连接和维护状态等额外开销，在网络带宽较好时UDP可以实现更高的吞吐量和更低的延迟。
- 简单：UDP协议非常简单，只提供了最基本的数据传输功能，因此实现起来比TCP更容易。
- 支持广播和多播：UDP支持向多个主机发送同一份数据报文，可以用于组播或广播应用中。
- 实时性强：由于没有拥塞控制等机制，UDP能够实现较为精准地时间同步、音视频传输等实时应用场景。
总之，在需要快速传输数据且可靠性要求不高的情况下，选择使用UDP会比TCP更合适。
二、实现简单的socket通讯
注意本文是在Linux下实现，若要在window下实现socket需要链接库，参考Windows的socket通讯
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
//window下的头文件
// #include <winSock2.h>
// #include <windows.h>
// #include <sys/types.h>
//Linux下的头文件
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define DNS_SERVER_PORT 53
#define DNS_SERVER_IP "114.114.114.114"
#define DNS_HOST 0x01
#define DNS_CNAME 0x05
#define socklen_t int
struct dns_header{
unsigned short id;
unsigned short flags;
unsigned short questions;
unsigned short answer;
unsigned short authority;
unsigned short additional;
};
struct dns_question{
int length;
unsigned short qtype;
unsigned short qclass;
unsigned char *name;
};
struct dns_item {
char *domain;
char *ip;
};
//创建头部
int dns_create_header(struct dns_header *header){
if (header == NULL) return -1;
memset(header,0,sizeof(struct dns_header));
srand(time(NULL));
header->id=rand();
//htons()用于将16位整数由主机字节序转换为网络字节序
header->flags=htons(0x0100);
header->questions=htons(1);
return 0;
}
创建正文
int dns_create_question(struct dns_question *question,const char *hostname){
if (question == NULL || hostname == NULL) return -1;
memset(question,0,sizeof(struct dns_question));
//因为hostname末尾还有结束标记
question->name=(char *)malloc(strlen(hostname)+2);
if (question->name == NULL){
return -2;
}
question->length=strlen(hostname)+2;
question->qtype=htons(1);
question->qclass=htons(1);
//若hostname=www.baidu.com，则question->name(查询名)为3www5baidu3com0
const char delim[2]="."; //C语言中字符串以空字符'\0'作为结尾，因此在定义字符数组时需要额外留出一个元素来存储结尾标志。
char *qname=question->name;
char *hostname_dup=strdup(hostname);//将字符串复制到新的内存空间，并返回指向该空间的指针
char *token=strtok(hostname_dup,delim);
while (token != NULL){
size_t len=strlen(token);
//qname第一位放len，如3
*qname=len;
qname++;
//放入字母，如www\0，len+1代表加上结束符\0
strncpy(qname,token,len+1);
qname+=len;
token=strtok(NULL,delim);//在后续调用时可直接传入NULL作为第一个参数继续处理上一次未处理完的字符串。
}
free(hostname_dup);
}
//构建查询请求
//将DNS消息头部分和查询问题部分按照规定格式打包到缓冲区中，形成一个完整的DNS查询请求报文。
int dns_bulid_requestion(struct dns_header *header,struct dns_question *question,char *request,int rlen){
if (header == NULL || question == NULL || request == NULL) return -1;
memset(request,0,rlen);
//复制header到request
memcpy(request,header,sizeof(struct dns_header));
int offset=sizeof(struct dns_header);
//复制question到request
memcpy(request+offset,question->name,sizeof(struct dns_question));
offset+=question->length;
memcpy(request+offset,&question->qtype,sizeof(question->qtype));
offset+=sizeof(question->qtype);
memcpy(request+offset,&question->qclass,sizeof(question->qclass));
offset+=sizeof(question->qclass);
//返回长度
return offset;
}
//'''''''''''''''''''''''''以下三个函数用于解析'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
//判断一个DNS记录中的域名是否使用了指针（Pointer）
static int is_pointer(int in) {
return ((in & 0xC0) == 0xC0);
}
//将DNS查询或响应报文中的域名字段解析成普通字符串。
static void dns_parse_name(unsigned char *chunk, unsigned char *ptr, char *out, int *len) {
int flag = 0, n = 0, alen = 0;
char *pos = out + (*len);
while (1) {
flag = (int)ptr[0];
if (flag == 0) break;
if (is_pointer(flag)) {
n = (int)ptr[1];
ptr = chunk + n;
dns_parse_name(chunk, ptr, out, len);
break;
} else {
ptr ++;
memcpy(pos, ptr, flag);
pos += flag;
ptr += flag;
*len += flag;
if ((int)ptr[0] != 0) {
memcpy(pos, ".", 1);
pos += 1;
(*len) += 1;
}
}
}
}
//用于解析从服务器返回的DNS响应报文，并提取出其中包含的信息，如IP地址等。
static int dns_parse_response(char *buffer, struct dns_item **domains) {
int i = 0;
unsigned char *ptr = buffer;
ptr += 4;
int querys = ntohs(*(unsigned short*)ptr);
ptr += 2;
int answers = ntohs(*(unsigned short*)ptr);
ptr += 6;
for (i = 0;i < querys;i ++) {
while (1) {
int flag = (int)ptr[0];
ptr += (flag + 1);
if (flag == 0) break;
}
ptr += 4;
}
char cname[128], aname[128], ip[20], netip[4];
int len, type, ttl, datalen;
int cnt = 0;
struct dns_item *list = (struct dns_item*)calloc(answers, sizeof(struct dns_item));
if (list == NULL) {
return -1;
}
for (i = 0;i < answers;i ++) {
bzero(aname, sizeof(aname));
len = 0;
dns_parse_name(buffer, ptr, aname, &len);
ptr += 2;
type = htons(*(unsigned short*)ptr);
ptr += 4;
ttl = htons(*(unsigned short*)ptr);
ptr += 4;
datalen = ntohs(*(unsigned short*)ptr);
ptr += 2;
if (type == DNS_CNAME) {
bzero(cname, sizeof(cname));
len = 0;
dns_parse_name(buffer, ptr, cname, &len);
ptr += datalen;
} else if (type == DNS_HOST) {
bzero(ip, sizeof(ip));
if (datalen == 4) {
memcpy(netip, ptr, datalen);
inet_ntop(AF_INET , netip , ip , sizeof(struct sockaddr));
printf("%s has address %s\n" , aname, ip);
printf("\tTime to live: %d minutes , %d seconds\n", ttl / 60, ttl % 60);
list[cnt].domain = (char *)calloc(strlen(aname) + 1, 1);
memcpy(list[cnt].domain, aname, strlen(aname));
list[cnt].ip = (char *)calloc(strlen(ip) + 1, 1);
memcpy(list[cnt].ip, ip, strlen(ip));
cnt ++;
}
ptr += datalen;
}
}
*domains = list;
ptr += 2;
return cnt;
}
//使用DNS协议向指定域名domain发送查询请求，并接收并处理响应结果。
int dns_client_commit(const char *domain){
//Socket是一种提供网络通信功能的编程接口或API，它允许不同的计算机之间通过网络进行数据传输。
// 创建socket
int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if (sockfd <0){
return -1;
}
// 绑定地址和端口号
struct sockaddr_in servaddr={0};
servaddr.sin_family =AF_INET;
servaddr.sin_port=htons(DNS_SERVER_PORT);
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DNS_SERVER_IP);
//连接服务器
int ret= connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));
printf("connect:%d\n",ret);
// 打包构建查询请求
struct dns_header header={0};
dns_create_header(&header);
struct dns_question question={0};
dns_create_question(&question,domain);
char request[1024]={0};
int length=dns_bulid_requestion(&header,&question,request,1024);
// 发送消息
sendto(sockfd,request,length,0,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(struct sockaddr));
//接收回复
char response[1024]={0};
struct sockaddr_in addr;
size_t addr_len=sizeof(struct sockaddr_in);
int n=recvfrom(sockfd,response,sizeof(response),0,(struct sockaddr *)&addr,(socklen_t*)&addr_len);
//解析
struct dns_item *dns_domain = NULL;
dns_parse_response(response, &dns_domain);
free(dns_domain);
return n;
}
int main(int argc ,char *argv[]){
if (argc<2) return -1;
dns_client_commit(argv[1]);
}
