使用getaddrinfo和bind发送具有固定源端口号的UDP数据包

Question

使用BJ的talker.c代码作为模板：http://beej.us/guide/bgnet/examples/talker.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>

#define SERVERPORT "4950"    // the port users will be connecting to

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd;
    struct addrinfo hints, *servinfo, *p;
    int rv;
    int numbytes;
    struct sockaddr_storage their_addr;
    socklen_t addr_len;
    addr_len = sizeof their_addr;

    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr,"usage: talker hostname message\n");
        exit(1);
    }

    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;
    hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;

    if ((rv = getaddrinfo(argv[1], SERVERPORT, &hints, &servinfo)) != 0) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(rv));
        return 1;
    }

    // loop through all the results and make a socket
    for(p = servinfo; p != NULL; p = p->ai_next) {
        if ((sockfd = socket(p->ai_family, p->ai_socktype,
                p->ai_protocol)) == -1) {
            perror("talker: socket");
            continue;
        }

        break;
    }

    if (p == NULL) {
        fprintf(stderr, "talker: failed to create socket\n");
        return 2;
    }

    if ((numbytes = sendto(sockfd, argv[2], strlen(argv[2]), 0,
             p->ai_addr, p->ai_addrlen)) == -1) {
        perror("talker: sendto");
        exit(1);
    }

    freeaddrinfo(servinfo);

    printf("talker: sent %d bytes to %s\n", numbytes, argv[1]);


//============== Added Code for recvfrom() (pseudocode-ish) =============


    if ((numbytes = recvfrom(sockfd, buf, MAXBUFLEN , 0, (struct sockaddr *)&their_addr, &addr_len)) == -1) 
    {
        close(sockfd);
        perror("talker: recvfrom");    
        exit(1);
    }

    close(sockfd);

    printf("Got packet\n");

//============== End Added Code for recvfrom() =============


    close(sockfd);

    return 0;
}

我有一个要求，即与服务器对话的客户端UDP进程必须使用一个固定的、已知的source端口号。在这种情况下，假设它是SERVERPORT (4950)。然后，服务器对端口号进行响应。是的，这是不寻常的，因为大多数服务器响应系统分配给发送者的临时端口号。

使用sendto()发送数据包后，我使用recvfrom()侦听响应。这是我在上面的示例中添加的(伪)代码。

我所有的在线搜索都指向使用bind()，但是代码通常在服务器端。我还没有找到使用现代getaddrinfo()方法在客户端绑定的方法。我试图在bind()设置之后添加一个socket()，但这不起作用，因为p是服务器端结构(来自使用服务器IP地址的提示结构)，并且我得到了一个绑定错误：

Error 99 (Cannot assign requested address)

增加的代码：

bind(sockfd, p->ai_addr, p->ai_addrlen)

我想以一种对IPv4和IPv6都有效的方式来实现这一点。

我还看到了其他示例，在这些示例中，本地/源sockaddr_in结构中填充了客户端的信息和绑定中使用的，但这些都是IPv4或IPv6特定的。

请有人告诉我如何使用固定的源端口号正确地将talker.c代码更新到sendto()和UDP服务器recvfrom()？假设服务器是不可变的。

Answer 1

然后，服务器对端口号进行响应。是的，这很不寻常

这没有什么不寻常的。这就是大多数UDP服务器的工作方式。他们总是响应发送者的端口。他们不知道该端口是固定的还是短暂的，即由发送方来决定。除非一个特定的协议要求将响应发送到另一个端口，这是不常见的。

我所有的在线搜索都指向使用bind()

对，这就是你在这种情况下所需要的。

但这段代码通常在服务器端。

没有什么可以阻止客户端使用bind()。

我还没有找到使用现代getaddrinfo()方法在客户端绑定的方法。

它与服务器端完全相同，只是您必须绑定到特定的IP地址，您不能像使用服务器套接字那样绑定到0.0.0.0或::0。

我试图在bind()设置之后添加一个socket()，但这行不通

是的，确实如此。问题是您在绑定和发送时都使用相同的IP地址，这是行不通的。您需要绑定到客户端的IP地址，然后发送到服务器的IP地址。

因为p是服务器端结构(来自使用服务器IP地址的hints结构)

你在滥用p。您不能将客户端套接字bind()到服务器的IP地址(为此您需要使用connect() )。您需要将客户端套接字bind()到客户机机器的本地IP地址。就像您必须将服务器套接字bind()到服务器机器本地的IP地址一样。

记住，套接字与一对IP地址相关联。bind()建立套接字的本地IP地址。connect()建立套接字的远程IP地址。

我想以一种对IPv4和IPv6都有效的方式来实现这一点。

您不能为两个协议创建一个客户端套接字。每个协议都需要单独的套接字(在服务器端，如果平台支持双堆栈套接字，则可以为这两个协议创建一个套接字)。

我还看到了其他示例，在这些示例中，本地/源sockaddr_in结构中填充了客户端的信息，并在绑定中使用了这些信息，但它们是特定于IPv4或IPv6的。

是的，因为您将使用IPv4或IPv6发送数据包，所以不能同时使用两个协议发送数据包(不过，双堆栈套接字可以接收来自任何协议的数据包)。

请有人告诉我如何使用固定的源端口号正确地将talker.c代码更新到sendto()和UDP服务器recvfrom()。假设服务器是不可变的

试着做这样的事情：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <stdbool.h>

#define LOCALPORT  "4950"     // the port users will be sending from
#define SERVERPORT "4950"    // the port users will be connecting to
#define MAXBUFLEN  65535

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd;
    struct addrinfo hints, *myinfo, *servinfo, *pserv, *plocal;
    int rv;
    int numbytes;
    char buf[MAXBUFLEN]; 
    char ipstr[INET6_ADDRSTRLEN];
    fd_set readfds;
    struct timeval tv;
    bool stop = false;

    if (argc < 3) {
        fprintf(stderr, "usage: talker destaddr message [localaddr]\n");
        return 1;
    }

    // get all of the server addresses
    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;
    hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
    hints.ai_protocol = IPPROTO_UDP;

    if ((rv = getaddrinfo(argv[1], SERVERPORT, &hints, &servinfo)) != 0) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(rv));
        return 2;
    }

    // loop through all the server addresses
    for(pserv = servinfo; (pserv != NULL) && (!stop); pserv = pserv->ai_next) {

        memset(ipstr, 0, sizeof(ipstr));
        switch (pserv->ai_family)
        {
            case AF_INET:
                inet_ntop(AF_INET, &(((struct sockaddr_in*)pserv->ai_addr)->sin_addr), ipstr, INET_ADDRSTRLEN);
                break;
            case AF_INET6:
                inet_ntop(AF_INET6, &(((struct sockaddr_in6*)pserv->ai_addr)->sin6_addr), ipstr, INET6_ADDRSTRLEN);
                break;
        }

        printf("talker: trying to send message to %s\n", ipstr);

        // get all of the matching local addresses
        memset(&hints, 0, sizeof hints);
        hints.ai_family = pserv->ai_family;
        hints.ai_socktype = pserv->ai_socktype;
        hints.ai_protocol = pserv->ai_protocol;

        if ((rv = getaddrinfo(argc > 3 ? argv[3] : NULL, LOCALPORT, &hints, &myinfo)) != 0) {
            fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(rv));
            continue;
        }

        // loop through all the local addresses, sending the
        // message from each one until a reply is received
        for(plocal = myinfo; (plocal != NULL) && (!stop); plocal = plocal->ai_next) {

            if ((sockfd = socket(plocal->ai_family, plocal->ai_socktype, plocal->ai_protocol)) == -1) {
                perror("socket");
                continue;
            }

            memset(ipstr, 0, sizeof(ipstr));
            switch (plocal->ai_family)
            {
                case AF_INET:
                    inet_ntop(AF_INET, &(((struct sockaddr_in*)plocal->ai_addr)->sin_addr), ipstr, INET_ADDRSTRLEN);
                    break;
                case AF_INET6:
                    inet_ntop(AF_INET6, &(((struct sockaddr_in6*)plocal->ai_addr)->sin6_addr), ipstr, INET6_ADDRSTRLEN);
                    break;
            }

            printf("talker: binding to %s\n", ipstr);

            if (bind(sockfd, plocal->ai_addr, plocal->ai_addrlen) == -1) {
                perror("bind");
                close(sockfd);
                continue;
            }

            // make sure this server address is the only one we talk to
            if (connect(sockfd, pserv->ai_addr, pserv->ai_addrlen) == -1) {
                perror("connect");
                close(sockfd);
                continue;
            }

            if ((numbytes = send(sockfd, argv[2], strlen(argv[2]), 0)) == -1) {
                perror("send");
                close(sockfd);
                continue;
            }

            printf("talker: sent %d bytes\n", numbytes);

            FD_ZERO(&readfds);
            FD_SET(sockfd, &readfds);

            tv.tv_sec = 5;
            tv.tv_usec = 0;

            rv = select(sockfd+1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
            if (rv == -1)
            {
                perror("select");
                close(sockfd);
                continue;
            }

            if (rv == 0)
            {
                printf("talker: no reply for 5 seconds\n");
                close(sockfd);
                continue;
            }

            if ((numbytes = recv(sockfd, buf, MAXBUFLEN, 0)) == -1) 
            {
                perror("recv");
                close(sockfd);
                continue;
            }

            printf("talker: received %d bytes\n", numbytes);

            close(sockfd);

            stop = true;
            break;
        }

        freeaddrinfo(myinfo);
    }

    freeaddrinfo(servinfo);

    close(sockfd);

    if (!stop) {
        fprintf(stderr, "talker: failed to communicate with server\n");
        return 3;
    }

    return 0;
}