UDP網絡編程

1.UDP協議簡介

UDP協議采用無連接的方式，不管發送的數據包是否到達目的主機，數據包是否出錯。收到數據包的主機也不會告訴發送方是否正確收到了數據，它的可靠性是由上層協議來保障的。

UDP 是User Datagram Protocol的簡稱， 中文名是用戶數據報協議，是OSI（Open System Interconnection，開放式系統互聯） 參考模型中一種無連接的傳輸層協議，提供面向事務的簡單不可靠信息傳送服務，IETF RFC 768 [1] 是UDP的正式規范。UDP在IP報文的協議號是17。

UDP是無連接的服務。在無連接服務的情況下，兩個實體之間的通信不需先建立好一個連接，因此其下層的有關資源不需要事先進行預定保留。這些資源將在數據傳輸時動態地進行分配。無連接服務的另一特征就是它不需要通信的兩個實體同時是活躍的（即處于激活態）。當發送端的實體正在進行發送時，它才必須是活躍的。優點是靈活方便和比較迅速，但不能防止報文的丟失、重復或失序，特別適合于傳送少量零星的報文。

UDP報文沒有可靠性保證、順序保證和流量控制字段等，可靠性較差。但是正因為UDP協議的控制選項較少，在數據傳輸過程中延遲小、數據傳輸效率高，適合對可靠性要求不高的應用程序，或者可以保障可靠性的應用程序，如DNS、TFTP、SNMP等。

? UDP和TCP協議的主要區別是兩者在如何實現信息的可靠傳遞方面不同。TCP協議中包含了專門的傳遞保證機制，當數據接收方收到發送方傳來的信息時，會自動向發送方發出確認消息；發送方只有在接收到該確認消息之后才繼續傳送其它信息，否則將一直等待直到收到確認信息為止。與TCP不同，UDP協議并不提供數據傳送的保證機制。如果在從發送方到接收方的傳遞過程中出現數據包的丟失，協議本身并不能做出任何檢測或提示。因此，通常人們把UDP協議稱為不可靠的傳輸協議。

2.UDP通訊流程

一般在UDP通訊中我們不太區分服務端和客戶端，由于UDP通訊不需要建立連接，因此UDP通訊中主要稱為發送方和接收方。

• 發送方創建過程：

1.創建網絡套接字socket
2.發送數據sendto

• 接收方創建過程：

1.創建網絡套接字socket
2.綁定端口號
3.接收數據recvfrom

2.1 函數接口

#include 
#include 
發送數據
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
形參： sockfd --套接字，socket函數返回值
???buf – 要發送是內容
???len --要發送的數據長度
???flags --一般填0即可
???dest_addr、addrlen —和connect后兩個參數類似
???dest_addr —對方網絡結構體信息
??? addrlen --dest_addr結構體大小
返回值： 成功返回發送字節數，失敗返回-1
接收數據
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
形參： sockfd --套接字，socket函數返回值
??? buf – 讀取內容存放地址
??? len --要讀取的數據長度
??? flags --一般填0即可
??? src_addr、addrlen —和accept后兩個參數類似
??? src_addr —保存發送者的IP和端口號
??? addrlen —src_addr結構體大小
返回值： 成功返回讀取到的字節數，失敗返回-1；

• 發送方示例

#include           /* See NOTES */
#include 
#include 
#include 
#include  /* superset of previous */
#include 
#include 
#include 
int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc!=3)
	{
		printf("格式:./a.out <端口號> \n");
		return 0;
	}
	int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);	
	if(sockfd==-1)
	{
		printf("創建網絡套接字失敗\n");
		return 0;
	}
	struct sockaddr_in s_addr=
	{
		.sin_family=AF_INET,
		.sin_port=htons(atoi(argv[1])),
		.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[2]),//本地所有IP
	};
	char buff[]="UDP發送數據測試!";
	ssize_t size;
	while(1)
	{
		size=sendto(sockfd,buff,sizeof(buff),0,( const struct sockaddr * )&s_addr,sizeof(s_addr));
		printf("發送數據成功size=%ld\n",size);
		sleep(1);
	}
}
地址>

• 接收方示例

#include 
#include           /* See NOTES */
#include 
#include 
#include  /* superset of previous */
#include 
#include 
#include 
int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc!=2)
	{
		printf("./a.out <端口號>\n");
		return 0;
	}
	/*1.創建網絡套接字*/
	int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0);
	if(sockfd==-1)
	{
		printf("創建UDP網絡套接字失敗\n");
		return 0;
	}
	/*2.綁定端口號*/
	struct sockaddr_in addr=
	{
		.sin_family=AF_INET,
		.sin_port=htons(atoi(argv[1])),//發送的端口號
		.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY,//本地所有IP
	};
	if(bind(sockfd,(const struct sockaddr *)&addr,sizeof(struct sockaddr)))
	{
		printf("綁定端口號失敗\n");
		return 0;
	}
	/*開始接收數據*/
	char buff[256];
	struct sockaddr_in c_addr;
	socklen_t addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);
	ssize_t size;
	while(1)
	{
		size=recvfrom(sockfd,buff,sizeof(buff)-1,0,(struct sockaddr *)&c_addr,&addrlen);
		if(size<=0)
		{
			printf("接收數據失敗\n");
			continue;
		}
		buff[size]='\0';
		printf("[%s:%d] %s,len=%ld byte\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr),ntohs(c_addr.sin_port),buff,size);
	}
	close(sockfd);
}

2.2 設置UDP廣播特性

??默認情況下UDP通訊是不支持廣播特性，需要廣播特性則需要設置UDP套接字屬性。

//設置該套接字為廣播類型，
	int nb = 0;
	nb = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char *)&opt, sizeof(opt));
	if(nb == -1)
	{
		printf("設置廣播類型錯誤.\n");
	}

• 廣播發送方示例

#include           /* See NOTES */
#include 
#include 
#include 
#include  /* superset of previous */
#include 
#include 
#include 
int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc!=3)
	{
		printf("格式:./a.out <端口號> \n");
		return 0;
	}
	int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);	
	if(sockfd==-1)
	{
		printf("創建網絡套接字失敗\n");
		return 0;
	}
	//設置該套接字為廣播類型，
	const int opt = 1;
	int nb = 0;
	nb = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char *)&opt, sizeof(opt));
	if(nb == -1)
	{
		printf("設置廣播類型錯誤.\n");
	}
	struct sockaddr_in s_addr=
	{
		.sin_family=AF_INET,
		.sin_port=htons(atoi(argv[1])),
		.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[2]),//本地所有IP
	};
	char buff[]="UDP send data test,hello,world!";
	ssize_t size;
	while(1)
	{
		size=sendto(sockfd,buff,sizeof(buff),0,( const struct sockaddr * )&s_addr,sizeof(s_addr));
		printf("發送數據成功size=%ld\n",size);
		sleep(1);
	}
}
地址>