udp中的connect()&bind()

connect()&bind()的作用

udp

udp connect()

 #include <sys/types.h>         
 #include <sys/socket.h>
 int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

udp connect()描述

1. connect系统调用将sockfd关联的套接字连接到addr指定的地址，如果sockfd是SOCK_DGRAM类型的，那么这个地址就是唯一数据报发送和接收地址
2. 有链接的协议一般只能成功connect()一次，而无连接的协议可以多次connect()来改变sockfd与addr的联系

返回值

1. 0，返回成功
2. EACCES ,EPERM 用户试图链接到一个广播地址，但是相应的socket broadcast flag没有设置，或者是因为有本地防火墙
3. EADDRINUSE 地址已经被使用
4. EAFNOSUPPORT 传参的地址中的address family 与sa_family不匹配
5. EBADF 文件描述符sockfd非法
6. EINTR connect被signal中断

udp connect()特殊的一些地方

经试验发现，若发送端（客户端）不调用connect(),则发送异步错误时，进程很难知道发送了什么。若是调用connect(),其实际作用也与tcp中有较大不同。

1. 调用connect()不会发包，内核只是检查是否有立即可知的错误，记录对端的ip&port，于是立即返回。但是这样一个socket就只能与一个ip进行交互（此处包括广播ip）
2. connect()后，异步错误会被返回，在write()到一个不可达的进程时，对方将发送icmp，我方udp收到这个报文，并在下次准备read()这个套接字时，返回connection refused
3. 一般而言，无连接的udp在发送数据时，内核中也是会做链接操作的，等数据发送完毕然后断开连接。这样其实效率较低，若是发送进程明确知道自己将于某个进程长时间通信，可以调用connect()来提高效率。【Partridge和Pink 1993】指出，临时链接的UDP套接字会耗费每个UDP传输1/3的开销

广播/多播(组播)

什么是多播

组播通过把224.0.0.0-239.255.255.255的D类地址作为目的地址，有一台源主机发出目的地址是以上范围组播地址的报文，在网络中，如果有其他主机对于这个组的报文有兴趣的，可以申请加入这个组，并可以接受这个组，而其他不是这个组的成员是无法接受到这个组的报文的。

局域网内多播时发生了什么

若局域网中有一个接收进程启动，并通过setsockopt()加入到某多播组。ipv4层内部会保存以上信息，并告知数据链路层接收特定目的地址以太网帧（通过组播ip到以太网地址的映射）。但是接口卡做的是不完备过滤，即接口卡也可能会接收目的地址为其他地址的以太网帧。但是ip层是完备的，它会比较目的ip。

有了以上内容，我们就知道若是某个组播成员（假设是A机）进程关闭了接收，或者他根本就没加入过组播。那么当发送进程再次发生组播时，A机实际上会忽略这个组播数据，既然忽略了，也不会发送icmp了。若是这个A机上有多个进程都加入了这个多播组，那单个套接字成员关系上的抹除，不影响A机继续作为该多播组的成员，直到最后一个套接字也离开该多播组。这种情况下调用connect，应该是connect到一个组播地址。

如何加入到组播

int setsockopt(int sockfd,int level,int optname,void* optval,socklen_t optlen)

以源特定组播为例

1. 假设组播IP是GROUP

2. 按惯例，建立socket,填充好port,sin_family.

3. ​

   inet_aton(GROUP,&serv.sin_addr);
   inet_aton(GROUP,&mreq.imr_multiaddr);
   inet_aton(yourInterfaceIP,&(mreq.imr_interface));
   inet_aton(sourceIP,&(mreq.imr_sourceaddr));
   setsockopt(sockfd,SOL_IP,IP_ADD_SOURCE_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq))

4. 第一条语句的意思是接收进程的地址要设置成组播IP，第二至第四条语句的意思是要填充一个 struct ip_mreq_source结构。这个结构三个成员，分别是组播地址，本机一个接口的IP，以及多播发送方的IP

5. setsockopt第三个参数指明这是加入源特定组播，第四个是上面说的结构体指针，第五个是它的长度

6. 当optname是IP_ADD_MEMBERSHIP时，填充struct ip_mreq，这个结构体没有imr_sourceaddr成员

connect到多播ip的一个事实

UNP1上说可以connect到一个多播ip，我在把cli发送进程做了这样的设置。但是令人奇怪的是，我的发送程序再也收不到来自接收ser的任何信息。后来仔细翻UNP，发现上面说“目的地为为这个已连接UDP套接字的本地协议地址，发源地却不是该套接字早先connect到的协议地址的数据报，不会投递到该套接字，这样就限制了已连接套接字能且仅能与一个对端交换数据”。这个事实印证了这个说法。udp调用connect()需要付出这样的代价。

bind()以及REUSE_ADDR、REUSE_PORT功能

见下，非常详细

http://blog.csdn.net/yaokai_assultmaster/article/details/68951150

有待解决

此次试验在一台机子上进行，多播试验，发送端未做特殊设置，接收端设置IP_ADD_MEMBERSHIP。一开始观察到发送进程未bind()时，接收可以收到数据，但是却显示源地址是0.0.0.0。后发送端加上bind(),接收端依旧显示源地址是0.0.0.0。

后改变接收端设置，变为IP_ADD_SOURCE_MEMBERSHIP,并填上多播的源地址192.168.1.136。此时再测试，发现接收端依旧显示源地址是0.0.0.0。后发现当第二次启动发送端程序发送多播时，接收端显示源地址是192.168.1.136。于是我修改发送端程序，让他不再recv 接收端的回复，而是只发送数据。我发现第一次发生数据时，接收端总是不能得到发送端的源地址，但是第二次发送数据后，接收端就能知道源地址了。

TCP

三路握手

1. tcp的稳定连接靠的是三路握手，而三路握手由connect(),accept()完成
2. 服务器必须准备好接受外来的连接，这通常通过调用socket,bind,listen来完成
3. 客户通过调用connect发起主动连接，这导致客户发送一个syn分节，它告诉服务器客户将发送的数据的初始序列号。
4. 服务器则必须确认这个SYN，并发送ACK，同时自己也要发送一个SYN，这个SYn含有服务器发送数据的初始序列号，当这个ACK/SYN到达客户端时，connect()返回
5. 客户发送对服务器发来的SYN的ACK，服务器收到这个ack后即从accept返回
6. 三路握手完成

TCP连接终止

1. TCP终止一个链接需要4个分节，因为终止是双边的，每一边两个分节，也就是说TCP可以存在半关闭状态
2. 某进程先调用close(),他是主动关闭方，它将发送一个fin分节，这仅仅表示这个进程告诉对方他的数据已经发送完毕，不代表这个进程不能继续收数据
3. 若另外一边也认为他的数据发送完毕，则也会调用close()发送fin分节
4. 每个fin分节都需要被ACK

TIME_WAIT

1. TIME_WAIT是主动执行关闭的那端的最后一个网络状态。停留在这个状态的时间是2MSL
2. 这个状态存在有两个必要的理由，可靠的实现全双工连接的终止，让老的分组在网络中消逝
3. 对于第一个理由，假设主动发起关闭的那端在收到被动关闭端来的fin后，发送对这个fin的ACK,然而这个ACK丢失了。则被动关闭方会重传一个FIN，这时，若是没有TIME_WAIT状态，主动关闭方在发完最后一个ACK后就不再维护状态信息，则此时被动关闭方重发的FIN到达，则主动关闭方将对这个FIN分节回应一个RST，这将被被动关闭方解释为一个错误。
4. 对于第二个理由，若是一个链接终止后，但是网络上还有这个链接没有到达的分组，此时若是快速的启动一个新的链接，他的ip和port都和旧的一样，那万一这个旧的分组在此时到达，则会被新的连接误收。所以为了让旧的分组消逝，有必要等待一个较长的时间。

bind()

如果SO_REUSEADDR选项没有被设置，处于TIME_WAIT阶段的socket任然被认为是绑定在原来那个地址和端口上的。直到该socket被完全关闭之前（结束TIME_WAIT阶段），任何其他企图将一个新socket绑定该该地址端口对的操作都无法成功。这一等待的过程可能和延迟等待的时间一样长。所以我们并不能马上将一个新的socket绑定到一个刚刚被关闭的socket对应的地址端口对上。在大多数情况下这种操作都会失败。

然而，如果我们在新的socket上设置了SO_REUSEADDR选项，如果此时有另一个socket绑定在当前的地址端口对且处于TIME_WAIT阶段，那么这个已存在的绑定关系将会被忽略。事实上处于TIME_WAIT阶段的socket已经是半关闭的状态，将一个新的socket绑定在这个地址端口对上不会有任何问题。这样的话原来绑定在这个端口上的socket一般不会对新的socket产生影响。但需要注意的是，在某些时候，将一个新的socket绑定在一个处于TIME_WAIT阶段但仍在工作的socket所对应的地址端口对会产生一些我们并不想要的，无法预料的负面影响。但这个问题超过了本文的讨论范围。而且幸运的是这些负面影响在实践中很少见到。