Linux之UDP协议及其编程全流程

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。

总结

作者:Dutkig原文地址:https://blog.csdn.net/qq_44824574/article/details/112360377

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