socket 通信關於bind那點事

結論：
1、採用TCP通信時，客戶端不需要bind()他自己的IP和端口號，而服務器必須要bind()自己本機的IP和端口號;
2、若採用UDP通信時（這裏是有客戶端和服務器之分才這麼說的，若是指定特定端口的UDP對等通信則不一樣了），客戶端也可以不需要bind（）他自己的IP和端口號，而服務器需要bind自己IP地址和端口號；

原因：

1、
因爲服務器是時時在監聽有沒有客戶端的連接，如果服務器不綁定IP和端口的話,客戶端上線的時候怎麼連到服務器呢,所以服務器要綁定IP和端口，而客戶端就不需要了,客戶端上線是主動向服務器發出請求的,因爲服務器已經綁定了IP和端口,所以客戶端上線的就向這個IP和端口發出請求,這時因爲客戶開始發數據了(發上線請求),系統就給客戶端分配一個隨機端口,這個端口和客戶端的IP會隨着上線請求一起發給服務器,服務收到上線請求後就可以從中獲起發此請求的客戶的IP和端口,接下來服務器就可以利用獲起的IP和端口給客戶端迴應消息了。

2、採用UDP通信
1）若有客戶端和服務器之分的程序，創建sock後即可在該socket上用recvfrom/sendto方法發送接受數據了，因爲客戶端只需要用sendto發送數據到指定的地址，當然若是bind了，程序也沒什麼問題，區別就是系統用默認自動bind()指定你自己的socket參數地址(特別是在指定特定端口的UDP對等通信)只是這種情況沒有這樣用的。
那UDP服務器是怎麼知道客戶端的IP地址和UDP端口？
一般來說有兩種方式：
一種是客戶端發消息顯式地告訴服務器IP地址和端口，消息內容就包括IP地址和UDP端口。
另外一種就是隱式的，服務器從收到的包的頭部中得到包的源IP地址和端口。

2）若是沒有客戶端和服務器之分的程序，即自己指定特定端口的UDP對等通信，則客戶端和服務器都需要bind（）IP地址和端口了。
通常udp服務端根本不需要知道客戶端的socket，它直接建立一個socket用於發送即可，udp通信的關鍵只在於IP和端口。
多個客戶端如果需要點到點分發，必須給服務端socket循環設置每個客戶端的IP併發出，但更常用的是廣播分發，服務端socket設定一個X.X.X.255的廣播地址並始終向它發送，每個客戶端建立的socket只需要綁定這個廣播地址便可以收到。

 

 

 

客戶端用不用bind 的區別

無連接的socket的客戶端和服務端以及面向連接socket的服務端通過調用bind函數來配置本地信息。使用bind函數時，通過將my_addr.sin_port置爲0，函數會自動爲你選擇一個未佔用的端口來使用。
  Bind()函數在成功被調用時返回0；出現錯誤時返回"-1"並將errno置爲相應的錯誤號。需要注意的是，在調用bind函數時一般不要將端口號置爲小於1024的值，因爲1到1024是保留端口號，你可以選擇大於1024中的任何一個沒有被佔用的端口號。

 有連接的socket客戶端通過調用Connect函數在socket數據結構中保存本地和遠端信息，無須調用bind()，因爲這種情況下只需知道目的機器的IP地址，而客戶通過哪個端口與服務器建立連接並不需要關心，socket執行體爲你的程序自動選擇一個未被佔用的端口，並通知你的程序數據什麼時候打開端口。（當然也有特殊情況，linux系統中rlogin命令應當調用bind函數綁定一個未用的保留端口號，還有當客戶端需要用指定的網絡設備接口和端口號進行通信等等）

總之：
1.需要在建連前就知道端口的話，需要 bind 
2.需要通過指定的端口來通訊的話，需要 bind

 

具體到上面那兩個程序，本來用的是TCP，客戶端就不用綁定端口了，綁定之後只能運行一個client 的程序，是屬於自己程序中人爲設定的障礙，而從服務器那邊得到的客戶機連接端口號（是系統自動分配的）與這邊客戶機綁定的端口號根本是不相關的，所以客戶 綁定也就失去了意義。

注意：

一個端口可以用於多個連接（比如多個客戶端連接服務器的同一端口）。但是在同一個操作系統上，即服務器和客戶端都是本機上，多個客戶端去連接服務器，只有第一個客戶端的連接會被接收，第二個客戶端的連接請求不會被接收。

 

 

首先，服務器和客戶端都可以bind，bind並不是服務器的專利。

客戶端進程bind端口： 由進程選擇一個端口去連服務器，（如果默認情況下，調用bind函數時，內核指定的端口是同一個，那麼運行多個調用了bind 的client 程序，會出現端口被佔用的錯誤）注意這裏的端口是客戶端的端口。如果不分配就表示交給內核去選擇一個可用端口。

客戶端進程bind IP地址：相當於爲發送出去的IP數據報分配了源IP地址，但交給進程分配IP地址的時候（就是這樣寫明瞭bind IP地址的時候）這個IP地址必須是主機的一個接口，不能分配一個不存在的IP。如果不分配就表示由內核根據所用的輸出接口來選擇源IP地址。

  一般情況下客戶端是不用調用bind函數的，一切都交給內核搞定！

 服務端進程bind端口：基本是必須要做的事情，比如一個服務器啓動時（比如freebsd），它會一個一個的捆綁衆所周知的端口來提供服務，同樣，如果bind了一個端口就表示我這個服務器會在這個端口提供一些“特殊服務”。

 服務端進程bind IP地址：目的是限制了服務端進程創建的socket只接受那些目的地爲此IP地址的客戶鏈接，一般一個服務器程序裏都有

servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 只是針對IP4，IP6代碼不太一樣

這樣一句話，意思就是：我不指定客戶端的IP，隨便連，來者不拒！

總之只要你bind時候沒有指定哪一項（置爲0），內核會幫你選擇。

 

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客戶端調用bind 的作用及UDP客戶端調用connect 的問題

在水木上看到一個關於在客戶端調用bind的討論，

http://www.newsmth.net/bbstcon.php?board=NetPRG&gid=40783

如果不調用bind，則客戶端在向外發包時，會由系統自己決定使用的接口的源端口，而調用bind則可以指定相應的參數。

另外有個哥們提到“果是udp，使用bind以後，可以不使用sendto/recvform函數，而直接用write/read函數了，少去了寫一個參數。”，這應該是調用connect後的效果。

關於UDP中客戶端調用connect的好處，還有一個作用是能夠捕獲錯誤。

由於UDP是無連接的，connect在調用時其實沒有向外發包，只是在協議棧中記錄了該狀態，應該是生成了一個類似TCB的結構。之後如果發生網絡異常，比如對端不可達，客戶端在往對端寫數據後，本機會收到一個ICMP迴應，則回來的ICMP不可達的響應能夠被協議棧處理，通知客戶端進程；當客戶端再次對該fd進行操作時，比如讀數據時，read等調用會返回一個錯誤。而不調用connect時，對於返回的ICMP響應，協議棧不知道該傳遞給上層的哪個應用，所以客戶端進程中捕獲不到相應的錯誤。

在兩種情況下，write或者sendto操作都是把數據放到協議棧的發送隊列之後就返回成功，而相應的ICMP迴應則要等數據到達對端後才能返回，所以通常這種情況叫做“異步錯誤”。

使用下列代碼進行驗證：

1.#include <sys/socket.h>

2.#include <unistd.h>

3.#include <string.h>

4.#include <stdio.h>

5.#include <arpa/inet.h>

6.#include <stdlib.h>

7.

8.#define MAXLINE 80

9.#define SERV_PORT 8888

10.

11.struct sockaddr_in servaddr;

12.

13.void do_cli(FILE *fp,int sockfd,struct sockaddr *pservaddr,socklen_t servlen)

14.{

15.    int n;

16.    char sendline[MAXLINE],recvline[MAXLINE + 1];

17.

18.    #ifdef UDP_CONNECT

19.    /* connect to server */

20.    if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)pservaddr,servlen) == -1)

21.    {

22.        perror("connect error");

23.        exit(1);

24.    }

25.    #endif

26.

27.    while(fgets(sendline,MAXLINE,fp) != NULL)

28.    {

29.        #ifdef UDP_CONNECT

30.        /* read a line and send to server */

31.        write(sockfd,sendline,strlen(sendline));

32.        #else

33.        sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

34.        #endif

35.

36.        printf("write over\n");

37.        /* receive data from server */

38.        n = read(sockfd,recvline,MAXLINE);

39.        if(n == -1)

40.        {

41.

42.            perror("read error");

43.            exit(1);

44.        }

45.        recvline[n] = 0; /* terminate string */

46.        fputs(recvline,stdout);

47.    }

48.}

49.

50.int main(int argc,char **argv)

51.{

52.    int sockfd;

53.

54.    /* check args */

55.    if(argc != 2)

56.    {

57.        printf("usage: udpclient serverip\n");

58.        exit(1);

59.    }

60.

61.    /* init servaddr */

62.    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));

63.    servaddr.sin_family = AF_INET;

64.    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

65.    if(inet_pton(AF_INET,argv[1],&servaddr.sin_addr) <= 0)

66.    {

67.        printf("[%s] is not a valid IPaddress\n",argv[1]);

68.        exit(1);

69.    }

70.    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

71.    do_cli(stdin,sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));

72.    return 0;

73.}

########################實驗1，客戶端進行connect######################

客戶端執行：

mt@ubuntu:~/code$ gcc -o udpclient_connect -DUDP_CONNECT udpclient.c

mt@ubuntu:~/code$ ./udpclient_connect 192.168.0.1

abcd

write over

read error: Connection refused

在另一窗口抓包：

mt@ubuntu:~$ sudo tcpdump -i eth0 port 8888 or icmp -v

tcpdump: listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes

21:49:40.300735 IP (tos 0x0, ttl 64, id 20973, offset 0, flags [DF], proto UDP (17), length 33)

    localhost.42774 > localhost.8888: UDP, length 5

21:49:40.303965 IP (tos 0x0, ttl 64, id 22696, offset 0, flags [none], proto ICMP (1), length 56)

    localhost > localhost: ICMP localhost udp port 8888 unreachable, length 36

        IP (tos 0x0, ttl 64, id 20973, offset 0, flags [DF], proto UDP (17), length 33)

    localhost.42774 > localhost.8888: UDP, length 5

可以看到，客戶端發送數據之後，收到了ICMP不可達的迴應，此時客戶端進程的read()操作返回了錯誤，通過perror打印出來的錯誤信息爲：Connection refused

##########################實驗1 結束###################################

###########################實驗2，客戶端不進行connect###############

mt@ubuntu:~/code$ gcc -o udpclient udpclient.c

mt@ubuntu:~/code$ ./udpclient 192.168.0.1

abcd

write over

在另一窗口抓包：

mt@ubuntu:~$ sudo tcpdump -i eth0 port 8888 or icmp -v

tcpdump: listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes

22:14:23.863178 IP (tos 0x0, ttl 64, id 0, offset 0, flags [DF], proto UDP (17), length 33)

    localhost.46642 > localhost.8888: UDP, length 5

22:14:23.864000 IP (tos 0x0, ttl 64, id 22730, offset 0, flags [none], proto ICMP (1), length 56)

    localhost > localhost: ICMP localhost udp port 8888 unreachable, length 36

        IP (tos 0x0, ttl 64, id 0, offset 0, flags [DF], proto UDP (17), length 33)

    localhost.46642 > localhost.8888: UDP, length 5

儘管有ICMP迴應返回，但客戶端沒有捕獲到該錯誤，此時阻塞在了read調用上。

##############################實驗2 結束############################

另外，調用connect之後，會發現應用程序只會對調用了connect的fd進行相應的操作，如果它同時監聽在某fd上，則不會響應該監聽fd上的數據。比如參考資料2中提到一個程序先用UDP監聽在機器B的9000上，同時用udp connect到另一臺機器A的8000端口，結果發現使用其他機器往機器B的9000端口發送數據時，它不會做出響應。

參考：

[1 ]http://baike.baidu.com/view/30509.htm

[2] http://hi.baidu.com/rwen2012/blog/item/523c4bf4f63327e67709d723.html 

[3]www.cs.rpi.edu/~hollingd/netprog/notes/udp/udp.pdf