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随着区块链的越来越火,去中心化的网络设计再次被拿到技术人员面前。在这里我使用非常通俗的语言,帮大家来理解去中心化的网络设计的基础—网络穿透。再使用代码来实现穿透。如果阐述不到位的地方,欢迎大家抛砖。代码在此:https://github.com/wangbojing/P2PServer
在有中心化服务器的网络中,客户端,服务器,网关构成网络拓扑图。如下图1所示:由于后续出现的名词概念很多,先约法三章,在这里统一一下称呼:所有的终端机器成为客户端,不同客户端使用大写字母区分(A,B,C,…);客户端上面运行的应用程序统一称为客户程序,不同的应用程序使用不数字区分(1,2,3,…)。作为服务器的物理机称为服务器,而服务器上运行的程序称为服务程序,后文中每一个拓扑组件都只有一个IP地址。为客户端提供公网IP服务的组件称为网关。
图1 中心化服务器的网络拓扑图
从网关映射到客户端中的网络结构,这里需要引入一个NAT的概念。什么NAT呢?中文名叫网络地址转换,习惯称为网络地址映射。为什么需要网络地址映射呢?:需要说到IPV4网络地址已经用完,全部使用IPV6又会造成很多只支持IPV4的终端设备无法正常使用,所以网络地址映射应运而生,忍辱负重。才会有我们现在所谓的网络穿透的出现。到底怎么映射的?如图2网络地址映射所示。客户程序使用192.168.0.234:7890发送数据,通过网关的网络地址映射在公网被转换为112.93.116.102:6834,被互联网上的大家所认知。此时在公网上使用客户程序的ip与端口被112.93.116.102:6834代替。在这里大家应该明白了NAT是何许物种了。
图2 网络地址映射
为了保持新手福音,业界良心的态度。什么是穿透?因为NAT是客户程序发起的,网络为了保持通讯新建的一个临时牌照,随时可能被收回,而且重新发起后的牌照不一样。从而外界及时知道了这个临时牌照也没有用。所以需要通过穿透在网关上面打个洞,来为外界进行服务。那NAT与穿透有什么关系呢?正因为有了NAT才需要穿透,如果是IPV6每个客户端一个IP地址,那就不需要直接可以找到客户端了。
网络地址映射
由于网关的安全性要求不一致,就出现四种不同的NAT方式。分别进行阐述:
第一种完全锥形NAT,英文名叫Full Cone NAT。如图3完全锥形NAT所示,客户程序(192.168.0.234:7890)与服务器A(13.44.178.98:9800)通信,通过网关的地址转换产生的临时牌照的公网地址(112.93.116.102:6834),服务器B(157.78.13.156:23456)发送数据到公网地址(112.93.116.102:6834),如果客户程序(192.168.0.234:7890)能够收到服务器B(157.78.13.156:23456)发送的数据,这种NAT映射关系为完全锥形NAT;
图3 完全锥形NAT
第二种限制锥形NAT,英文名叫RestrictedCone NAT。在图3 完全锥形NAT中,如果客户程序(192.168.0.234:7890)不能收到服务器B(157.78.13.156:23456)发送的数据,这种NAT映射关系为限制型锥形NAT。
第三种端口限制锥形NAT,英文名叫Port RestrictedCone NAT。客户程序(192.168.0.234:7890)发送数据给服务程序(13.44.178.98:9800),网关通过网络地址转换产生的地址(112.93.116.102:6834),同样的服务器内的另一个服务程序(13.44.178.178:9801)发送数据给网关(112.93.116.102:6834)地址,如果客户程序(192.168.0.234:7890)能够收到,则为限制锥形NAT,如果客户程序(192.168.0.234:7890)不能收到,则为端口限制锥形NAT。
对于所有的锥型NAT,客户程序(192.168.0.234:7890)对外发送的数据时,网关地址转换的地址都是一样的为(112.93.116.102:6834),那为什么在图4 限制型锥形NAT中,客户程序不能收到服务程序B(13.44.178.98:9801)的数据呢?因为在网关中没有发生过客户程序(192.168.0.234:7890)给服务程序B(13.44.178.98:9801),故服务程序(13.44.178.98:9801)直接发送给网关(112.93.116.102:6834),则被网关所丢弃。
图4 限制型锥形NAT
第四种对称NAT,英文,名叫Symmetric NAT。如图5对称NAT所示,客户程序(192.168.0.234:7890)发送数据给两个不同服务器(13.44.178.98:9800)和(157.78.13.156:23456)时,网关会进行不同的网络地址映射产生(112.93.116.102:6834)和(112.93.116.102:6835)。这是对于整个NAT网络发送数据出去的过程,而接收数据与端口限制锥形NAT一致。
图5 对称NAT
本节介绍三种锥形NAT和对称NAT的概念,相信到此你还是不知道NAT类型与怎么穿透网关友什么关系。
穿透剖析
怎么穿透网关来实现去中心化,如图6穿透网络NAT拓扑图所示
在理想的情况下,在NAT 1中客户程序(192.168.0.234:7890)知道NAT 2中客户程序(192.168.2.168:2786)的网络映射地址(157.123.80.165:6954),并给网络映射地址(157.123.80.165:6954)发送数据,并且客户程序(192.168.2.168:2786)能够收到数据;而NAT 2中客户程序(192.168.2.168:2786)也知道NAT 1中客户程序的网络映射地址,并给其网络映射地址(112.93.116.102:6834)发送数据,并且也能收到数据。此时对于服务器而言,就已经没有起到数据中转的作用,此时客户程序(192.168.0.234:7890)与客户程序(192.168.2.168:2786)能够互相收发数据,服务程序(13.44.178.98:9800)已经没有作用,对于客户端程序来说,已经实现了去中心化。
这只是在理论情况,现在具体实现步骤以及结合四种NAT类型来分析一下。
第一种:NAT 1为完全锥形NAT,NAT 2为任何一种NAT模式,如图7 完全锥形NAT的穿透,绿色字体的顺序。
客户程序(192.168.0.234:7890)先发送一个连接请求给服务程序,通知服务程序,需要连接客户程序(192.168.2.168:2786)。
服务程序收到连接请求后,发送给notify消息给客户程序(192.168.2.168:2786),通知客户程序(192.168.2.168:2786),发送p2p连接请求给网关(112.93.116.102:6834)。
客户程序(192.168.2.168:2786)发送p2p连接请求给网关(112.93.116.102:6834),由于NAT1为完全锥形NAT,所以客户程序(192.168.0.234:7890)能够收到客户程序(192.168.2.168:2786)的请求。
客户程序(192.168.0.234:7890)收到p2p连接请求后,从请求数据中解析出请求发送者客户程序(192.168.2.168:2786)的IP地址与端口,并立即返回确认消息。此时双方进入P2P的穿透模式。
然而在这里有一点需要注意:NAT2为对称NAT的时候,在3步骤的时候,网关会新生成另一个端口,IP地址不变,用来与NAT1中的网络进行通信;在4步骤的时候,客户程序(192.168.0.234:7890)返回数据的地址,就是新生成的端口。
图7 完全锥形NAT的穿透
第二种:NAT 1为限制锥形NAT或者端口限制锥形NAT(两个锥形NAT模式是一样的,就不分开解释了),NAT 2为锥形NAT。如图8 限制锥形NAT的穿透所示
客户程序(192.168.0.234:7890)发送连接请求给服务程序,通知服务程序,需要连接客户程序(192.168.2.168:2786)。
服务程序收到连接请求后,发送给notify消息给客户程序(192.168.2.168:2786),通知客户程序(192.168.2.168:2786),发送p2p连接请求给网关(112.93.116.102:6834)。
客户程序(192.168.2.168:2786)发送p2p连接请求给网关(112.93.116.102:6834),由于NAT1为限制锥形NAT,所以客户程序(192.168.0.234:7890)收不到发送的p2p连接请求,此步骤最终的是在NAT2的网关(157.123.80.165:6954)新生成一条NAT目的地址的记录。与后续6步骤作为配合。
客户程序(192.168.2.168:2786)提醒服务程序通知客户程序(192.168.0.234:7890),
服务程序马上通知客户程序(192.168.0.234:7890)发送请求给NAT2的网关(157.123.80.165:6954)。
客户程序(192.168.0.234:7890)发送p2p连接请求给网关(157.123.80.165:6954),由于刚刚3步骤发出了请求,此时网关会认为是3步骤返回的响应,所以能够p2p连接请求发送给客户程序(192.168.2.168:2786)
客户程序(192.168.2.168:2786)收到p2p连接请求后,立即返回确认消息给p2p连接请求包解析出来的IP地址与端口,此确认消息能够顺利到底客户程序(192.168.0.234:7890),到此网关已经穿透,P2P已经建立。
图8 限制锥形NAT的穿透
第三种:NAT1为限制锥形NAT,NAT2为对称NAT。如图8限制锥形NAT的穿透所示。
在步骤3和步骤6与NAT2为限制锥形NAT有些差异,其余步骤流程一致。
步骤3:客户程序(192.168.2.168:2786)发送p2p连接请求给网关(112.93.116.102:6834),由于NAT2为对称网络,此时会重新生成一个端口用于对网关(112.93.116.102:6834)通信。新生成的端口没有办法能够准确的知道。只能进行猜测。
步骤6:发送数据给网关(157.123.80.165:猜测端口)。
在这里提供一种思路来提高测猜的准确度,把服务程序使用两个端口(之前9800,新加一个9801),由于网关NAT分配端口是顺序的,在步骤4发送请求给服务程序(9801端口),因为步骤3与步骤4相隔时间短,步骤3在网关(157.123.80.165)所生成的新端口比步骤4的端口小。从而来提高猜测的准确度。
相信已经对穿透的具体步骤有明确的概念,怎么准确的判断当前NAT的类型?
NAT分类
其实在网络地址映射概念已经有介绍分类,在这里使用更加计算机化语言描述。
第一种,检测当前客户程序的网关是否为完全锥形NAT,如图9检测完全锥形NAT所示
图9 检测完全锥形NAT
首先检测Udp的可用性,客户程序(192.168.0.234:7890)使用一个300ms定时器发送Udp请求数据包给服务器A。等待服务器A返回确认数据。如果多次发送请求并未得到服务器的确认数据,则认为Udp不能信息,则推出整个检测过程。如果收到确认数据,同样使用定时器再发送另一种请求数据要求服务器B发送数据给网关(112.93.116.102:6834),如果收到服务器B的数据,则认为是完全锥形网络。如果没有收到则进行限制锥形NAT。
第二种,检测限制锥形网络,如图10所示。
图10 检测限制锥形NAT
客户程序(192.168.0.234:7890)定时发送数据包给服务程序A,并要求服务程序从另一个端口发送数据包给网关(112.93.116.102:6834)。若客户程序(192.168.0.234:7890)收到回应,则该NAT为限制锥形NAT。若多次操作没有回应,则进行对称NAT检测。
第三种,检测当前客户程序的网关是否为对称NAT,如图9所示
客户程序(192.168.0.234:7890)给服务器A(13.44.178.98:9800)与服务器B(157.78.13.156:23456)发送数据包,对比两个服务器收到客户程序的()IP地址与端口是否一致。如果不一致则是对称网络。如果一致则该网络为端口限制锥形NAT。
以下为实现了完全锥形网络的穿透代码
udp.h
/* * Author: WangBoJing * email: 1989wangbojing@gmail.com * github: https://github.com/wangbojing */ #ifndef __UDP_H__ #define __UDP_H__ #include#include #include #include #include #include #include typedef unsigned int U32; typedef unsigned short U16; typedef unsigned char U8; typedef volatile long UATOMIC; typedef void* (*KING_CALLBACK)(void *arg); typedef enum { KING_RESULT_FAILED = -1, KING_RESULT_SUCCESS = 0, } KING_RESULT; typedef enum { KING_STATUS_NULL, KING_STATUS_LOGIN, KING_STATUS_HEARTBEAT, KING_STATUS_CONNECT, KING_STATUS_MESSAGE, KING_STATUS_NOTIFY, KING_STATUS_P2P_CONNECT, KING_STATUS_P2P_MESSAGE, } KING_STATUS_SET; #define KING_CLIENT_MAX 1024 #define KING_CLIENT_ADDR_LENGTH 6 #define KING_BUFFER_LENGTH 512 #define KING_NUMBER_ID_LENGTH 4 typedef struct _CLIENT_TABLE { U8 addr[KING_CLIENT_ADDR_LENGTH]; U32 client_id; long stamp; } client_table; /**************************** status define ****************************/ #define KING_PROTO_LOGIN_REQ 0x01 #define KING_PROTO_LOGIN_ACK 0x81 #define KING_PROTO_HEARTBEAT_REQ 0x02 #define KING_PROTO_HEARTBEAT_ACK 0x82 #define KING_PROTO_CONNECT_REQ 0x11 #define KING_PROTO_CONNECT_ACK 0x91 #define NTY_PROTO_NOTIFY_REQ 0x12 #define NTY_PROTO_NOTIFY_ACK 0x92 #define NTY_PROTO_P2P_CONNECT_REQ 0x13 #define NTY_PROTO_P2P_CONNECT_ACK 0x93 #define NTY_RPORO_MESSAGE_REQ 0x21 #define NTY_RPORO_MESSAGE_ACK 0xA1 /**************************** context define ****************************/ #define KING_PROTO_BUFFER_VERSION_IDX 0 #define KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX 1 #define KING_PROTO_BUFFER_LENGTH_IDX (KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX+1) #define KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX (KING_PROTO_BUFFER_LENGTH_IDX+2) //login #define KING_PROTO_LOGIN_SELFID_IDX KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX //heartbeat #define KING_PROTO_HEARTBEAT_SELFID_IDX KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX //connect #define KING_PROTO_CONNECT_SELFID_IDX KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX #define KING_PROTO_CONNECT_OTHERID_IDX (KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX+KING_NUMBER_ID_LENGTH) //notify #define KING_PROTO_NOTIFY_SELFID_IDX KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX #define KING_PROTO_NOTIFY_ADDR_IDX (KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX+KING_NUMBER_ID_LENGTH) //p2p connect #define KING_PROTO_P2P_CONNECT_SELFID_IDX KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX //p2p connect ack #define KING_PROTO_P2P_CONNECT_ACK_SELFID_IDX KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX //message #define KING_RPORO_MESSAGE_SELFID_IDX KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX #define KING_PROTO_MESSAGE_OTHERID_IDX (KING_RPORO_MESSAGE_SELFID_IDX+KING_NUMBER_ID_LENGTH) #define KING_RPORO_MESSAGE_CONTENT_IDX (KING_PROTO_MESSAGE_OTHERID_IDX+KING_NUMBER_ID_LENGTH) //message ack #define KING_RPORO_MESSAGE_ACK_SELFID_IDX KING_PROTO_BUFFER_SELFID_IDX static unsigned long cmpxchg(UATOMIC *addr, unsigned long _old, unsigned long _new) { U8 res; __asm__ volatile ( "lock; cmpxchg %3, %1;sete %0;" : "=a" (res) : "m" (*addr), "a" (_old), "r" (_new) : "cc", "memory"); return res; } static long time_genrator(void) { static long lTimeStamp = 0; static long timeStampMutex = 0; if(cmpxchg(&timeStampMutex, 0, 1)) { lTimeStamp = time(NULL); timeStampMutex = 0; } return lTimeStamp; } static int addr_to_array(U8 *array, struct sockaddr_in *p_addr) { int i = 0; for (i = 0;i < 4;i ++) { array[i] = *((unsigned char*)(&p_addr->sin_addr.s_addr) + i); } for (i = 0;i < 2;i ++) { array[4+i] = *((unsigned char*)(&p_addr->sin_port)+i); } } static int array_to_addr(U8 *array, struct sockaddr_in *p_addr) { int i = 0; for (i = 0;i < 4;i ++) { *((unsigned char*)(&p_addr->sin_addr.s_addr) + i) = array[i]; } for (i = 0;i < 2;i ++) { *((unsigned char*)(&p_addr->sin_port)+i) = array[4+i]; } } static int king_send_login(int sockfd, int self_id, struct sockaddr_in *paddr) { U8 buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX] = KING_PROTO_LOGIN_REQ; *(int *)(buffer+KING_PROTO_LOGIN_SELFID_IDX) = self_id; int n = KING_PROTO_LOGIN_SELFID_IDX + KING_NUMBER_ID_LENGTH; n = sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr*)paddr, sizeof(struct sockaddr_in)); if (n < 0) { perror("sendto"); } return n; } static int king_send_heartbeat(int sockfd, int self_id, struct sockaddr_in *paddr) { U8 buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX] = KING_PROTO_HEARTBEAT_REQ; *(int *)(buffer+KING_PROTO_HEARTBEAT_SELFID_IDX) = self_id; int n = KING_PROTO_HEARTBEAT_SELFID_IDX + KING_NUMBER_ID_LENGTH; n = sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr*)paddr, sizeof(struct sockaddr_in)); if (n < 0) { perror("sendto"); } return n; } static int king_send_connect(int sockfd, int self_id, int other_id, struct sockaddr_in *paddr) { U8 buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX] = KING_PROTO_CONNECT_REQ; *(int *)(buffer+KING_PROTO_CONNECT_SELFID_IDX) = self_id; *(int *)(buffer+KING_PROTO_CONNECT_OTHERID_IDX) = other_id; int n = KING_PROTO_CONNECT_OTHERID_IDX + KING_NUMBER_ID_LENGTH; n = sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr*)paddr, sizeof(struct sockaddr_in)); if (n < 0) { perror("sendto"); } return n; } static int king_send_p2pconnect(int sockfd, int self_id, struct sockaddr_in *paddr) { U8 buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX] = NTY_PROTO_P2P_CONNECT_REQ; *(int *)(buffer+KING_PROTO_P2P_CONNECT_SELFID_IDX) = self_id; int n = KING_PROTO_P2P_CONNECT_SELFID_IDX + KING_NUMBER_ID_LENGTH; n = sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr*)paddr, sizeof(struct sockaddr_in)); if (n < 0) { perror("sendto"); } return n; } static int king_send_p2pconnectack(int sockfd, int self_id, struct sockaddr_in *paddr) { U8 buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX] = NTY_PROTO_P2P_CONNECT_ACK; *(int *)(buffer+KING_PROTO_P2P_CONNECT_ACK_SELFID_IDX) = self_id; int n = KING_PROTO_P2P_CONNECT_ACK_SELFID_IDX + KING_NUMBER_ID_LENGTH; n = sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr*)paddr, sizeof(struct sockaddr_in)); if (n < 0) { perror("sendto"); } return n; } static int king_client_send_message(int sockfd, int self_id, int other_id, struct sockaddr_in *paddr, U8 *msg, int length) { U8 buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX] = NTY_RPORO_MESSAGE_REQ; *(int *)(buffer+KING_RPORO_MESSAGE_SELFID_IDX) = self_id; *(int *)(buffer+KING_PROTO_MESSAGE_OTHERID_IDX) = other_id; memcpy(buffer+KING_RPORO_MESSAGE_CONTENT_IDX, msg, length); int n = KING_RPORO_MESSAGE_CONTENT_IDX + length; *(U16*)(buffer+KING_PROTO_BUFFER_LENGTH_IDX) = (U16) n; n = sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr*)paddr, sizeof(struct sockaddr_in)); if (n < 0) { perror("sendto"); } return n; } static int king_send_messageack(int sockfd, int self_id, struct sockaddr_in *paddr) { U8 buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX] = NTY_RPORO_MESSAGE_ACK; *(int *)(buffer+KING_RPORO_MESSAGE_ACK_SELFID_IDX) = self_id; int n = KING_RPORO_MESSAGE_ACK_SELFID_IDX + KING_NUMBER_ID_LENGTH; n = sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr*)paddr, sizeof(struct sockaddr_in)); if (n < 0) { perror("sendto"); } return n; } client_table table[KING_CLIENT_MAX] = {0}; int client_count = 0; static int get_index_by_clientid(int client_id) { int i = 0; int now_count = client_count; for (i = 0;i < now_count;i ++) { if (table[i].client_id == client_id) return i; } } static int king_send_message(int sockfd, int client_id, U8 *buffer, int length) { int index = get_index_by_clientid(client_id); struct sockaddr_in c_addr; c_addr.sin_family = AF_INET; array_to_addr(table[index].addr, &c_addr); int n = sendto(sockfd, buffer, length, 0, (struct sockaddr*)&c_addr, sizeof(c_addr)); if (n < 0) { perror("sendto"); } return n; } static int king_send_notify(int sockfd, int client_id, int self_id) { U8 buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; int index = get_index_by_clientid(self_id); buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX] = NTY_PROTO_NOTIFY_REQ; *(int*)(buffer+KING_PROTO_NOTIFY_SELFID_IDX) = self_id; memcpy(buffer+KING_PROTO_NOTIFY_ADDR_IDX, table[index].addr, KING_CLIENT_ADDR_LENGTH); index = get_index_by_clientid(client_id); struct sockaddr_in c_addr; c_addr.sin_family = AF_INET; array_to_addr(table[index].addr, &c_addr); int n = KING_PROTO_NOTIFY_ADDR_IDX + KING_CLIENT_ADDR_LENGTH; n = sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr*)&c_addr, sizeof(c_addr)); if (n < 0) { perror("sendto"); } return n; } #endif
udp_client.c
/* * Author: WangBoJing * email: 1989wangbojing@gmail.com * github: https://github.com/wangbojing */ #include "udp.h" #includestatic int status_machine = KING_STATUS_LOGIN; static int client_selfid = 0x0; struct sockaddr_in server_addr; client_table p2p_clients[KING_CLIENT_MAX] = {0}; static int p2p_count = 0; static int king_client_buffer_parser(int sockfd, U8 *buffer, U32 length, struct sockaddr_in *addr) { U8 status = buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX]; switch (status) { case NTY_PROTO_NOTIFY_REQ: { struct sockaddr_in other_addr; other_addr.sin_family = AF_INET; array_to_addr(buffer+KING_PROTO_NOTIFY_ADDR_IDX, &other_addr); king_send_p2pconnect(sockfd, client_selfid, &other_addr); break; } case NTY_PROTO_P2P_CONNECT_REQ: { int now_count = p2p_count++; p2p_clients[now_count].stamp = time_genrator(); p2p_clients[now_count].client_id = *(int*)(buffer+KING_PROTO_P2P_CONNECT_SELFID_IDX); addr_to_array(p2p_clients[now_count].addr, addr); king_send_p2pconnectack(sockfd, client_selfid, addr); printf("Enter P2P Model\n"); status_machine = KING_STATUS_P2P_MESSAGE; break; } case NTY_PROTO_P2P_CONNECT_ACK: { int now_count = p2p_count++; p2p_clients[now_count].stamp = time_genrator(); p2p_clients[now_count].client_id = *(int*)(buffer+KING_PROTO_P2P_CONNECT_SELFID_IDX); addr_to_array(p2p_clients[now_count].addr, addr); printf("Enter P2P Model\n"); status_machine = KING_STATUS_P2P_MESSAGE; break; } case NTY_RPORO_MESSAGE_REQ: { U8 *msg = buffer+KING_RPORO_MESSAGE_CONTENT_IDX; U32 other_id = *(U32*)(buffer+KING_RPORO_MESSAGE_SELFID_IDX); printf(" from client:%d --> %s\n", other_id, msg); king_send_messageack(sockfd, client_selfid, addr); //status_machine = KING_STATUS_P2P_MESSAGE; break; } case KING_PROTO_LOGIN_ACK: { printf(" Connect Server Success\nPlease Enter Message : "); status_machine = KING_STATUS_MESSAGE; break; } case KING_PROTO_HEARTBEAT_ACK: case KING_PROTO_CONNECT_ACK: case NTY_PROTO_NOTIFY_ACK: break; case NTY_RPORO_MESSAGE_ACK: break; } } void* king_recv_callback(void *arg) { int sockfd = *(int *)arg; struct sockaddr_in addr; int length = sizeof(struct sockaddr_in); U8 buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; //printf("king_recv_callback --> enter\n"); while (1) { int n = recvfrom(sockfd, buffer, KING_BUFFER_LENGTH, 0, (struct sockaddr*)&addr, &length); if (n > 0) { buffer[n] = 0; king_client_buffer_parser(sockfd, buffer, n, &addr); } else if (n == 0) { printf("server closed\n"); close(sockfd); break; } else if (n == -1) { perror("recvfrom"); close(sockfd); break; } } } void *king_send_callback(void *arg) { int sockfd = *(int *)arg; char buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; //printf("king_send_callback --> enter\n"); while (1) { bzero(buffer, KING_BUFFER_LENGTH); scanf("%s", buffer); //getchar(); if (status_machine == KING_STATUS_MESSAGE) { printf(" --> please enter bt : "); int other_id = buffer[1]-0x30; if (buffer[0] == 'C') { king_send_connect(sockfd, client_selfid, other_id, &server_addr); } else { int length = strlen(buffer); king_client_send_message(sockfd, client_selfid, other_id, &server_addr, buffer, length); } } else if (status_machine == KING_STATUS_P2P_MESSAGE) { printf(" --> please enter message to send : "); int now_count = p2p_count; struct sockaddr_in c_addr; c_addr.sin_family = AF_INET; array_to_addr(p2p_clients[now_count-1].addr, &c_addr); int length = strlen(buffer); king_client_send_message(sockfd, client_selfid, 0, &c_addr, buffer, length); } } } int main(int argc, char *argv[]) { printf(" This is a UDP Client\n"); if (argc != 4) { printf("Usage: %s ip port\n", argv[0]); exit(1); } int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if (sockfd < 0) { perror("socket"); exit(1); } pthread_t thread_id[2] = {0}; KING_CALLBACK cb[2] = {king_send_callback, king_recv_callback}; int i = 0; for (i = 0;i < 2;i ++) { int ret = pthread_create(&thread_id[i], NULL, cb[i], &sockfd); if (ret) { perror("pthread_create"); exit(1); } sleep(1); } server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); client_selfid = atoi(argv[3]); king_send_login(sockfd, client_selfid, &server_addr); for (i = 0;i < 2;i ++) { pthread_join(thread_id[i], NULL); } return 0; }
udp_server.c
/* * Author: WangBoJing * email: 1989wangbojing@gmail.com * github: https://github.com/wangbojing */ #include "udp.h" int king_buffer_parser(int sockfd, U8 *buffer, U32 length, struct sockaddr_in *addr) { U8 status = buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX]; printf("king_buffer_parser --> %x\n", status); switch (status) { case KING_PROTO_LOGIN_REQ: { #if 1 int old = client_count; int now = old+1; if(0 == cmpxchg((UATOMIC*)&client_count, old, now)) { printf("client_count --> %d, old:%d, now:%d\n", client_count, old, now); return KING_RESULT_FAILED; } #else client_count = client_count+1; int now = client_count; #endif U8 array[KING_CLIENT_ADDR_LENGTH] = {0}; addr_to_array(array, addr); printf("login --> %d.%d.%d.%d:%d\n", *(unsigned char*)(&addr->sin_addr.s_addr), *((unsigned char*)(&addr->sin_addr.s_addr)+1), *((unsigned char*)(&addr->sin_addr.s_addr)+2), *((unsigned char*)(&addr->sin_addr.s_addr)+3), addr->sin_port); table[now].client_id = *(U32*)(buffer+KING_PROTO_LOGIN_SELFID_IDX); memcpy(table[now].addr, array, KING_CLIENT_ADDR_LENGTH); break; } case KING_PROTO_HEARTBEAT_REQ: { int client_id = *(unsigned int*)(buffer+KING_PROTO_HEARTBEAT_SELFID_IDX); int index = get_index_by_clientid(client_id); table[index].stamp = time_genrator(); break; } case KING_PROTO_CONNECT_REQ: { int client_id = *(unsigned int*)(buffer+KING_PROTO_CONNECT_SELFID_IDX); int other_id = *(unsigned int*)(buffer+KING_PROTO_CONNECT_OTHERID_IDX); king_send_notify(sockfd, other_id, client_id); break; } case NTY_RPORO_MESSAGE_REQ: { U8 *msg = buffer+KING_RPORO_MESSAGE_CONTENT_IDX; int client_id = *(unsigned int*)(buffer+KING_RPORO_MESSAGE_SELFID_IDX); int other_id = *(unsigned int*)(buffer+KING_PROTO_MESSAGE_OTHERID_IDX); printf(" from client:%d --> %s\n", client_id, msg); #if 0 king_send_message(sockfd, other_id, buffer, length); #endif break; } } return KING_RESULT_SUCCESS; } int main(int argc, char *argv[]) { printf(" This is a UDP Server\n"); int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if (sockfd < 0) { perror("socket"); exit(0); } struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) { perror("bind"); exit(1); } char buffer[KING_BUFFER_LENGTH] = {0}; struct sockaddr_in c_addr; int n; int length = sizeof(struct sockaddr_in); while(1) { n = recvfrom(sockfd, buffer, KING_BUFFER_LENGTH, 0, (struct sockaddr*)&c_addr, &length); if (n > 0) { buffer[n] = 0x0; printf("%d.%d.%d.%d:%d say: %s\n", *(unsigned char*)(&c_addr.sin_addr.s_addr), *((unsigned char*)(&c_addr.sin_addr.s_addr)+1), *((unsigned char*)(&c_addr.sin_addr.s_addr)+2), *((unsigned char*)(&c_addr.sin_addr.s_addr)+3), c_addr.sin_port, buffer); int ret = king_buffer_parser(sockfd, buffer, n, &c_addr); if (ret == KING_RESULT_FAILED) continue; buffer[KING_PROTO_BUFFER_STATUS_IDX] += 0x80; n = sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr*)&c_addr, sizeof(c_addr)); if (n < 0) { perror("sendto"); break; } } else if (n == 0) { printf("server closed\n"); } else { perror("recv"); break; } } return 0; }