Linux——UDP协议及其编程流程

UDP协议的特点

UDP 不提供可靠性的传输，它只是把应用程序传给 IP 层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于 UDP 在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。

• 无连接
• 不可靠
• 数据报服务

UDP发出的数据包不经过确认，可以继续发送。发送成功与否都不管，尽最大能力去发送，丢包也不负责。有自己的使用特点：适合于做视频（实时性）适合于即使丢包了，处理起来也比较方便。
适合于摄像头以恒定速率发，对方以恒定速率收，丢包了继续发，可以实时。
但是如果是TCP，如果丢包，会重发，时间花销大了，不能实时。不适合做摄像头和视频。

UDP的编程流程

UDP接口原型

接收

int recvfrom(int sockfd,void *buf,size_t size,int flag,struct sockaddr *peer_addr,socklen_t *addr_len);

• peer_addr：用来保存recvfrom接收到的数据是来自哪台主机的地址信息
• addr_len：地址结构的长度

发送

int sendto(int sockfd,void *buf,size_t size,int flag,struct sockaddr *peer_addr,socklen_t addr_len);

• peer_addr：用来指定数据的接收方的地址信息
• addr_len：地址信息的长度

示例代码

UDP服务器端

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>

#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>

int main()
{
    //SOCK_DGRAM表示使用的是UDP协议
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    assert(sockfd != -1);

    struct sockaddr_in ser_addr;
    memset(&ser_addr,0,sizeof(ser_addr));
    ser_addr.sin_family = AF_INET;
    //将主机字节序转化为网络字节序
    ser_addr.sin_port = htons(6000);
    //将点分十进制的地址字符串转为unit32类型的值
    ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.246.128");

    int res = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&ser_addr,sizeof(ser_addr));
    assert(res != -1);

    //循环接受不同客户端的数据
    while(1)
    {
        char buff[128] = {0};

        struct sockaddr_in cli_addr;
        socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
        int n = recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr*)&cli_addr,&cli_len);
        if(n <= 0)
        {
            break;            
        }

        printf("%s:%d -- %s\n",inet_ntoa(cli_addr.sin_addr),ntohs(cli_addr.sin_port),buff);   
     
        n = sendto(sockfd,"OK",2,0,(struct sockaddr*)&cli_addr,cli_len);
        if(n <= 0)
        {
            break;
        }
    }

    close(sockfd);
    exit(0);
}

UDP客户端

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>

#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>

int main()
{
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    assert(sockfd != -1);

    struct sockaddr_in ser_addr;
    memset(&ser_addr,0,sizeof(ser_addr));
    ser_addr.sin_family = AF_INET;
    ser_addr.sin_port = htons(6000); 
    ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.246.128");

    while(1)
    {
        printf("请输入：");
        char buff[128] = {0};
        fgets(buff,127,stdin);

        if(strncmp(buff,"end",3) == 0)
        {
            break;
        }

        int n = sendto(sockfd,buff,strlen(buff),0,(struct sockaddr*)&ser_addr,sizeof(ser_addr));
        if(n <= 0)
        {
            break;
        }

        memset(buff,0,128);

        int m = recvfrom(sockfd,buff,127,0,NULL,NULL);//服务器地址信息已知，无需保存直接传入NULL
        if(m <= 0)
        {
            break;
        }
        printf("%s\n",buff);
    }   

    close(sockfd); 

    exit(0);
}

两个客户端同时向服务器端发送信息

多个客户端可以和服务器一起链接通讯。recvfrom并不是只等第一个或者第二个客户端，而是谁给它发，它就收谁的。
如果在客户端保持运行状态的情况下，将服务器端关闭，然后再把服务器端重新运行起来，这时候客户端发送数据，服务器端是可以收到的。
因为UDP本来就没有建立连接。如果服务器端关了，客户端send就失败了。 数据包丢了就丢了，不会理会。不管关闭哪一端，对方端都不知道这件事情，彼此无关系，无影响。

如果让服务器端一次只接受一个字符，我给你发一个数据包，你去收这个数据包，你recvfrom，你把这个数据包拆开，你读取1个字符，后面的不读，直接就丢掉了。

UDP的报头结构

UDP的报头固定是8个字节！

• UDP的报文段长度 – 表示这个UDP报文段的报头+数据部分的总长度 一个UDP报文段数据部分的长度为总长度 - 8
• 冗余检验码 – 会对整个UDP数据报进行冗余校验

UDP的优势

• 没有确认机制和超时重传机制，发送方发送报文段的效率就很高。
• 头部固定部分比较小，一个UDP报文段所携带的上次协议的数据就比TCP多一点。
• UDP的实现相对比较简单。

UDP的数据报服务

• sendto和recvfrom的次数是一一对应的。
• sendto一次，底层就发送一个UDP报文段，对方就接受这一个UDP报文段。
• 如果一次recvfrom没有将一个UDP报文段中的数据读取完成，则剩余的数据会被丢弃。